WO2013027792A1 - 多孔質セラミックス焼結体及びその製造方法 - Google Patents

多孔質セラミックス焼結体及びその製造方法 Download PDF

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高木　泰治
林　豊
宏介 富樫
明久 金田
剛志 大田
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小松精練株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a porous ceramic sintered body and a method for producing the same.
  • the present application includes Japanese Patent Application No. 2011-1882827 filed in Japan on August 24, 2011, Japanese Patent Application No. 2012-020204 filed in Japan on February 1, 2012, and Japan on April 13, 2012. Priority is claimed based on Japanese Patent Application No. 2012-092163 filed in Japan, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a porous ceramic sintered body having many pores formed therein may be used in the field of building materials or water treatment.
  • Various methods are known as a method for producing the porous ceramic sintered body, and a production method capable of obtaining the pore size and structure according to the purpose is employed. For example, by forming and firing a mixture of diatomaceous earth and clay, it has pores of micrometer order derived from diatomaceous earth, and has the effect of improving the environment such as heat insulation, sound absorption, water retention, water treatment material, etc.
  • a porous ceramic sintered body can be obtained (Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide a porous ceramic sintered body in which fine pores are formed despite the use of diatomaceous earth and a method for producing the same.
  • porous ceramic sintered bodies it was thought that pores on the order of micrometers were formed by using diatomaceous earth having small pores as an essential component, and a high function was obtained.
  • the present inventors examined, when organic sludge was used as a raw material for the porous ceramic sintered body, even if diatomaceous earth was not used, pores in the micrometer order were equal to or more than those using diatomaceous earth. It has been found that a porous ceramic sintered body having a high function can be obtained, and the present invention has been achieved.
  • a porous ceramic sintered body comprising a foaming agent, clays, and organic sludge, and obtained by molding and sintering a mixture containing no diatomaceous earth. It is a porous ceramic sintered body characterized in that it contains a mixture containing a foaming agent, clays and organic sludge, and does not contain diatomaceous earth, and is obtained by molding and sintering the mixture.
  • the first pores formed by foaming the foaming agent during firing and the second pores formed by reducing the organic sludge during firing are formed, and these pores communicate with each other.
  • the porous ceramic sintered body according to (1) characterized in that it is characterized.
  • a method for producing a porous ceramic sintered body comprising forming a mixture containing a foaming agent, clays, and organic sludge, and not containing diatomaceous earth, and firing at 950 to 1200 ° C.
  • porous ceramic sintered body of the present invention can increase the porosity even though diatomaceous earth is not used, and has a saturated water content equal to or higher than that using diatomaceous earth.
  • One aspect of the porous ceramic sintered body of the present invention is a porous ceramic sintered body using diatomaceous earth having functions or performance equivalent to or higher than that of a porous ceramic sintered body using diatomaceous earth. It can be used for the same use (for example, a heat insulating material etc.). According to one aspect of the method for producing a porous ceramic sintered body of the present invention, the porous ceramic sintered body can be easily produced.
  • porous ceramic sintered body One aspect of the porous ceramic sintered body of the present invention is obtained by molding and sintering a mixture containing a foaming agent, clays, and organic sludge, and not containing diatomaceous earth.
  • “Does not contain diatomaceous earth” means that the content of diatomaceous earth is 0 to 1% by mass, preferably 0 to 0.1% by mass, and more preferably 0 to 0.01% by mass with respect to the entire mixture. Moreover, it is most preferable that diatomaceous earth is not included, that is, the diatomaceous earth content is 0% by mass.
  • Pores are formed inside the porous ceramic sintered body.
  • the pores in the porous ceramic sintered body may be independent from each other or may communicate with each other, but heat insulation, sound absorption, water retention, water permeability, cooling properties (water is retained in the pores). From the viewpoint of improving plant growth or air permeability, it is preferable to communicate with each other. Moreover, it is more preferable that the pores penetrate the porous ceramic sintered body due to the communication.
  • the pores communicate with each other the pores derived from the foaming agent may communicate with each other, the pores derived from the organic sludge may communicate with each other, or the pores derived from the foaming agent and the organic sludge The pores derived from may communicate with each other.
  • porous ceramic sintered body of the present invention is derived from pores derived from a foaming agent and organic sludge because excellent water retention, water permeability, cooling performance, plant growth and breathability are obtained. It is preferable that the pores communicate with each other. That is, in one aspect of the porous ceramic sintered body of the present invention, the first pores formed by foaming the foaming agent during firing and the second pores formed by reducing the amount of the organic sludge during firing. It is preferable that these pores communicate with each other.
  • the first pores are pores on the order of millimeters, and the second pores are pores on the order of micrometers or less (nanometer order).
  • Millimeter-order pores mean pores with a maximum pore diameter (sometimes simply referred to as pore diameter) of 1-50 mm, and micrometer-order pores have a pore diameter (maximum pore diameter) of 1-1000 micrometers.
  • the pores on the nanometer order mean pore diameters (maximum pore diameter) of 10 to 1000 nanometers.
  • the hole diameter in the millimeter order is a value obtained by cutting the porous ceramic sintered body and measuring the holes formed in the cut surface with a scale.
  • the micrometer-order pore diameter and the nanometer-order pore diameter are values measured by observing a cut surface formed by cutting the porous ceramic sintered body with an electron microscope.
  • the volume ratio of pores in the porous ceramic sintered body is not particularly limited, but the porosity expressed by (volume of pores) / (volume of porous ceramic sintered body) is 40% by volume or more as a lower limit value. It is preferable that it is 60% by volume or more.
  • the upper limit is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, and further preferably 70% by volume or less.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined. More specifically, it is preferably 90% by volume or less, more preferably 40 to 80% by volume, and still more preferably 60 to 70% by volume.
  • the porosity is within the above range, the strength of the porous ceramic sintered body can be maintained, and the functions required for the porous ceramic sintered body can be sufficiently imparted.
  • the bulk specific gravity represented by [mass of porous ceramic sintered body (g)] / [volume of porous ceramic sintered body (cm 3 )] is 0.4 g / cm 3 or more as a lower limit. It is preferable that it is 0.55 g / cm 3 or more.
  • the upper limit is preferably 1.3 g / cm 3 or less, more preferably 1.0 g / cm 3 or less, and still more preferably 0.85 g / cm 3 or less.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined.
  • the porous ceramic sintered body has more pores as the bulk specific gravity is lower.
  • the saturated moisture content in the porous ceramic sintered body is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and further preferably 40% or more.
  • the upper limit is preferably as high as possible, but if it is too high, the strength may be insufficient depending on the application, and therefore it is preferably 100% or less. If the saturated water content is less than 20%, even if the porosity is high, the water retention tends to be low, and the cooling (suppression of temperature rise) that occurs by growing the plant or evaporating the retained water is performed. When used for the purpose, there is a possibility that a sufficient effect cannot be obtained. Further, the moisture content of the porous ceramic sintered body having a pF value of 2.7 or less is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 60% by mass or more.
  • the water content having a pF value of 2.7 or less in the porous ceramic sintered body may be 100% by mass as the upper limit.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined.
  • Water with a pF value of 2.7 or less can be used for growing plants, and if the water content with a pF value of 2.7 or less is less than 40% by mass, it is not suitable for growing plants or water frequently. There may be a need for whispering.
  • the shape of the porous ceramic sintered body can be determined in consideration of the application and the like, and examples thereof include a columnar shape such as a columnar shape or a prismatic shape, a plate shape, and a granular shape. Further, the surface of the porous ceramic sintered body of the present invention may be scraped off by about 1 mm with a grinder or the like. When the surface is scraped off, the water absorption speed can be improved.
  • the foaming agent in one embodiment of the present invention foams during firing.
  • a known foaming agent for ceramics such as calcium carbonate, silicon carbide, magnesium carbonate, and slag can be used.
  • slag is preferred.
  • the slag is not particularly limited. For example, it is generated when blast furnace slag generated during metal refining, municipal waste melting slag generated when melting municipal waste, sewage sludge melting slag generated when sewage sludge is melted, cast iron such as ductile cast iron, etc. Examples thereof include glassy slag such as cast iron slag. Among these, cast iron slag is more preferable. Since cast iron slag has a stable composition, a stable foamed state is obtained, and the foaming rate is about 1.5 to 2 times that of other slags. By using this, large pores on the order of millimeters can be formed. Can be formed.
  • the clays in one embodiment of the present invention are mineral materials that exhibit clay-like properties that are generally used as ceramic materials.
  • the clays in one embodiment of the present invention do not include diatomaceous earth.
  • the clay can be a known one used for ceramic sintered bodies and is composed of a mineral composition such as quartz, feldspar, clay, etc., but the constituent mineral is mainly kaolinite, Those containing halloysite, montmorillonite, illite, bentonite and pyrophyllite are preferred.
  • those containing quartz coarse particles having a particle diameter of 500 ⁇ m or more are more preferable from the viewpoint of suppressing the progress of cracks during sintering and preventing destruction of the porous ceramic sintered body.
  • the coarse quartz particles preferably have a particle diameter of 5 mm or less. Examples of such clays include cocoon clay.
  • the clays are blended alone or in combination of two or more.
  • Organic sludge is sludge containing an organic substance as a main component. Although it does not restrict
  • the activated sludge is obtained by being discharged from a wastewater treatment facility using the activated sludge method through a coagulation and dehydration process.
  • desired pores can be easily formed. That is, by using such organic sludge, micrometer-order pores and even smaller nanometer-order pores can be formed.
  • activated sludge derived from wastewater treatment, which has been positioned as waste can be recycled as a raw material.
  • the water content of the organic sludge is preferably 60 to 90% by mass, more preferably 65 to 85% by mass. If it is in the said range, while being able to obtain a homogeneous mixture by the below-mentioned mixing process, favorable moldability can be maintained also in continuous molding.
  • the organic sludge content of the organic sludge is not particularly limited.
  • the content of the organic matter (organic matter content) in the solid content of the organic sludge is preferably 70% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more.
  • the upper limit of the content of organic matter (organic matter content) in the solid content of organic sludge may be 100% by mass.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined.
  • the greater the organic content the easier the formation of micrometer-order pores.
  • the organic content is a value obtained from the following formula (1) by measuring the ash content (mass%) of the sludge after drying at a carbonization temperature of 700 ° C. according to JIS M8812-1993.
  • Organic content (mass%) 100 (mass%) ⁇ ash (mass%) (1)
  • the average particle diameter of the organic sludge can be determined according to the use of the porous ceramic sintered body, and is preferably 1 to 5 ⁇ m, more preferably 1 to 3 ⁇ m.
  • the average particle diameter is a volume-based median diameter (volume 50% diameter) measured by a particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.).
  • ⁇ Optional component> You may mix
  • optional components include naphthalene-based fluidizing agents such as Mighty 2000WH (trade name, manufactured by Kao Corporation), and melamine-based fluidizing agents such as Melment F-10 (trade name, manufactured by Showa Denko KK).
  • Polycarboxylic acid-based fluidizing agents such as Darex Super 100pH (trade name, manufactured by Grace Chemicals Co., Ltd.); antibacterial agents such as silver, copper and zinc; adsorbents such as zeolite and apatite, metallic aluminum and the like .
  • the deodorant include ammonium chloride and zinc chloride.
  • the odor from organic sludge can be suppressed by neutralizing and odorlessly odorizing components such as hydrogen sulfide.
  • the blending amount of the optional component may be added in consideration of the intended effect of the optional component addition within a range not departing from the object of the present invention.
  • ammonium chloride or zinc chloride it is preferably 0.05 to 5% by mass with respect to the organic sludge, and preferably 0.005 to 1% by mass in the whole mixture.
  • Inorganic particles and fibers> In order to improve the strength of the porous ceramic sintered body, particularly the bending strength, it is preferable to blend inorganic particles or fibers into the mixture.
  • the inorganic particles and fibers are preferably at least one selected from the group consisting of high-melting glass particles, carbon fibers, basalt fibers, and rock wool. High-melting glass particles are particularly preferable from the viewpoint of improving strength.
  • the high melting point glass has a melting temperature of 900 ° C. or higher, preferably a melting temperature of 1000 ° C. or higher, more preferably a melting temperature of 1200 ° C. or higher.
  • the melting temperature is equal to or higher than the above lower limit value, the high melting point glass particles are partially melted in the firing step described later, and can be fused together with the high melting point glass particles or function as a clay binder.
  • the higher the melting temperature the higher the strength of the porous ceramic sintered body.
  • the melting temperature of the high melting point glass is preferably 1800 ° C. or less, and more preferably 1600 ° C. or less. If it exceeds the upper limit, when sintered, the particles of the high melting point glass are difficult to melt, and the strength of the porous ceramic sintered body may not be sufficiently improved.
  • the material of the high melting point glass is not particularly limited, but alkali-free glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, and quartz glass are preferable, and borosilicate glass is particularly preferable. With such a material, the strength of the porous ceramic sintered body can be sufficiently improved.
  • the alkali-free glass is a glass that does not substantially contain an alkali metal element such as sodium, potassium, or lithium. “Substantially not contained” means that the content of the alkali metal element in the glass composition is 0.1% by mass or less in terms of oxide.
  • Aluminosilicate glass is an oxide glass mainly composed of aluminum and silicon.
  • Borosilicate glass is an oxide glass mainly composed of boron and silicon. Quartz glass is glass made from quartz and has a high purity of silicon oxide. Examples of commercially available high melting point glass include AN100 (trade name, non-alkali borosilicate glass, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
  • the high melting point glass is, for example, a liquid crystal display such as a liquid crystal television, a panel such as a plasma display, a cover glass for EL, a cover glass for a solid-state image sensor represented by a CCD, a glass for an optical filter such as a hand pass filter, a chip Used in various products such as glass for glass substrates, flasks and beakers for on-glass use. Therefore, the particles of the high melting point glass can be obtained from the waste glass discharged in the manufacturing process of the above products, the panel recovered from the discarded liquid crystal television or the like. Particularly, flat display panels such as liquid crystal televisions generate a large amount of waste glass when the flat display is manufactured as the size of the panel increases.
  • Waste can be reduced by making the waste glass of the flat display panel into particles of high melting point glass. For this reason, it is preferable to use the waste glass of the panel for flat displays as a high melting glass particle from a viewpoint of reducing environmental load.
  • the waste glass of the flat display panel can be used as a high-melting glass having a stable quality without special purification because the purity of the glass composition is high.
  • the particle diameter of the high melting point glass particles is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 5 mm.
  • the particle diameter is less than 0.3 mm, the porosity of the porous ceramic sintered body is decreased or the specific gravity is increased. There is a possibility that the water absorption, water retention, and heat insulation properties are impaired due to the decrease in porosity, and the mass of the porous ceramic sintered body is remarkably increased due to an increase in specific gravity. If the particle diameter is more than 5 mm, moldability may be deteriorated, or the metal fitting at the extrusion port may be damaged during molding.
  • the particle diameter of the high melting point glass is more preferably more than 0.6 mm and not more than 1.2 mm from the viewpoint of productivity of the porous ceramic sintered body and further improvement of strength.
  • the particle diameter of the high melting point glass is a value measured by sieving.
  • Carbon fiber Various carbon fibers such as polyacrylonitrile (PAN), pitch, rayon, and cellulose can be used as the carbon fiber.
  • the length of the carbon fiber can be determined in consideration of the shape of the porous ceramic sintered body, and the length of the carbon fiber is preferably 1 mm to 10 cm, and more preferably 5 to 25 mm, for example. If it is less than the above lower limit, the strength of the porous ceramic sintered body may be insufficient, and if it exceeds the above upper limit, productivity is impaired or the appearance of the porous ceramic sintered body is impaired.
  • the thickness of the carbon fiber can be determined in consideration of the shape of the porous ceramic sintered body, and the thickness of the carbon fiber is preferably 1 to 1000 ⁇ m, and more preferably 5 to 100 ⁇ m, for example. If it is less than the above lower limit, the strength of the porous ceramic sintered body may be insufficient, and if it exceeds the above upper limit, productivity is impaired or the appearance of the porous ceramic sintered body is impaired. There is a risk that
  • Basalt fiber is a fiber produced by melting and spinning naturally occurring basalt (basalt).
  • the length of the basalt fiber can be determined in consideration of the shape of the porous ceramic sintered body, and the length is preferably 1 mm to 10 cm, and more preferably 5 to 25 mm if it is a plate. If it is less than the above lower limit, the strength of the porous ceramic sintered body may be insufficient, and if it exceeds the above upper limit, productivity is impaired or the appearance of the porous ceramic sintered body is impaired.
  • the thickness of the basalt fiber can be determined in consideration of the shape of the porous ceramic sintered body, and the thickness is preferably 1 to 1000 ⁇ m, and more preferably 5 to 100 ⁇ m, for example, if it is a plate-like material. If it is less than the above lower limit, the strength of the porous ceramic sintered body may be insufficient, and if it exceeds the above upper limit, productivity is impaired or the appearance of the porous ceramic sintered body is impaired. There is a risk that The same applies to carbon fibers, but it is preferable from the viewpoint of improving strength to use a fiber bundle in which about 1,000 to 100,000 of these fibers are bundled.
  • Rock wool is a man-made mineral fiber produced by mixing lime, etc., with basalt, iron slag, etc., melting at high temperature and spinning.
  • the length of the rock wool can be determined in consideration of the shape of the porous ceramic sintered body, and the length is preferably 1 mm to 10 cm, and more preferably 5 to 25 mm if it is a plate. If it is less than the above lower limit, the strength of the porous ceramic sintered body may be insufficient, and if it exceeds the above upper limit, productivity is impaired or the appearance of the porous ceramic sintered body is impaired. There is a risk of being.
  • the thickness of the rock wool can be determined in consideration of the shape of the porous ceramic sintered body and the like, and is preferably 1 to 100 ⁇ m, and more preferably 3 to 30 ⁇ m for a plate-like material. If it is less than the above lower limit, the strength of the porous ceramic sintered body may be insufficient, and if it exceeds the above upper limit, productivity is impaired or the appearance of the porous ceramic sintered body is impaired. There is a risk of being.
  • One aspect of the method for producing a porous ceramic sintered body of the present invention includes a mixing step, a forming step, and a firing step.
  • a mixing process is a process of obtaining the mixture which does not contain diatomaceous earth by mixing a foaming agent, clays, and organic sludge, and not mixing diatomaceous earth.
  • the mixing method of each component in a mixing process is not specifically limited, For example, the method of throwing a foaming agent, clays, and organic sludge into a mixing apparatus at once and mixing is mentioned.
  • the blending amount of the foaming agent in the mixture can be determined in consideration of functions and the like required for the porous ceramic sintered body.
  • the lower limit is preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. More preferably, it is more preferably 40% by mass or more.
  • the upper limit is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and further preferably 60% by mass or less.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined. More specifically, the blending amount of the foaming agent in the mixture is preferably 10 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and further preferably 40 to 60% by mass.
  • the blending amount of the foaming agent is within the above range, the moldability of the mixture can be smoothly formed without being impaired, and the porosity, bulk specific gravity, and saturated moisture content of the porous ceramic sintered body can be easily adjusted to a suitable range. be able to.
  • the blending amount of the clays in the mixture can be determined in consideration of the function required for the porous ceramic sintered body and the formability.
  • the lower limit is preferably 5% by mass or more, and 8% by mass. More preferably, it is more preferably 21% by mass or more.
  • the upper limit is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and further preferably 40% by mass or less.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined. More specifically, it is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 8 to 50% by mass, and further preferably 21 to 40% by mass.
  • the blending amount of the organic sludge in the mixture can be determined in consideration of the function required for the porous ceramic sintered body and the formability, and the lower limit is preferably 1% by mass or more, preferably 5% by mass. More preferably.
  • the upper limit is preferably 60% by mass or less, and more preferably 35% by mass or less.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined. More specifically, it is preferably 1 to 60% by mass, and more preferably 5 to 35% by mass. If the blending amount of the organic sludge is within the above range, the mixture has appropriate fluidity and plasticity, has high moldability, and can be molded smoothly without blocking the molding apparatus. Moreover, it becomes easy to make pores communicate with each other, and a porous ceramic sintered body having a desired porosity and saturated water content can be easily obtained.
  • the water content of the mixture is not particularly limited, but is preferably 25 to 45% by mass, more preferably 25 to 30% by mass. If it is in the said range, a mixture has moderate plasticity and fluidity
  • the blending amount of the optional component is set in a range that does not impair the object of the present invention, and is preferably in the range of 0.001 to 10% by mass of the entire mixture, for example.
  • the mixing step when organic sludge is blended at a suitable blending ratio, it is not necessary to add water in the mixing step with water contained in the organic sludge, and adjustment of the fluidity of the mixture For the purpose, etc., water may be appropriately blended.
  • the blending amount of the high melting point glass particles is preferably in the range of 5 to 35% by mass.
  • the mixing apparatus used for a mixing process is not specifically limited, A well-known mixing apparatus can be used.
  • a kneader such as a mix muller (manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd.), a kneader (manufactured by Moriyama Co., Ltd.), a mixer (manufactured by Nippon Ceramic Science Co., Ltd.) and the like can be mentioned.
  • the mixing time in the mixing process can be determined in consideration of the blending ratio of foaming agent, clays and organic sludge, fluidity of the mixture, etc., and determine the mixing time so that the mixture becomes plastic. Is preferred.
  • the mixing time is preferably in the range of 15 to 45 minutes, and more preferably in the range of 25 to 35 minutes.
  • the temperature in the mixing step is not particularly limited and can be determined in consideration of the blending ratio of the foaming agent, clays and organic sludge, the water content, etc., and is preferably in the range of 10 to 80 ° C., preferably 50 to 60 More preferably, it is in the range of ° C.
  • the forming step is a step of forming the mixture obtained in the mixing step into a predetermined shape.
  • a known forming method can be used, and it can be determined in consideration of the properties of the mixture and the shape of the porous ceramic sintered body.
  • the molding method is, for example, a method of continuously obtaining a molded body having a predetermined shape using a molding apparatus, a method of obtaining a molded body by filling a mixture with a mold having an arbitrary shape, or a predetermined shape after stretching the mixture.
  • a method of continuously obtaining a molded body using a molding apparatus is preferable.
  • molding apparatus can be determined according to the shape of the desired porous ceramic sintered compact.
  • a molding apparatus for example, in order to produce a columnar or granular porous ceramic sintered body in order to produce a columnar or granular porous ceramic sintered body, as a molding apparatus, a primary screw extrusion molding machine, a disk-type die horizontal extrusion molding machine, etc. Among them, it is preferable to use a disk type die horizontal extrusion molding machine from the viewpoint of productivity and moldability.
  • a vacuum clay molding machine, a flat plate press molding machine, a flat plate extrusion molding machine, etc. are mentioned, and among these, a vacuum clay molding machine is preferable.
  • the size of the molded body obtained by the molding apparatus can be determined according to the application.
  • the diameter is preferably in the range of 5 to 200 mm. If the diameter is less than 5 m, molding becomes difficult, and if the diameter exceeds 200 mm, sintering may be insufficient.
  • the length is preferably in the range of 10 cm to 2 m ⁇ width 10 cm to 2 m ⁇ thickness 1 cm to 10 cm. If it falls outside the lower limit of the above range, productivity may be reduced. If the upper limit is exceeded, sintering may be insufficient, or the porous ceramic sintered body may be damaged during transportation.
  • the firing step is a step of firing the formed body obtained in the forming step and sintering clays to obtain a porous ceramic sintered body. It is preferable to dry the molded body before firing.
  • the drying operation is not particularly limited, and a known method can be used.
  • the molded body may be naturally dried, or may be dried by treating it in a hot air drying furnace at 50 to 220 ° C. for an arbitrary time.
  • the moisture content of the molded object after drying is not specifically limited, Less than 3 mass% is preferable and less than 1 mass% is more preferable.
  • the moisture content of the dried molded body may be 0% by mass as the lower limit.
  • the firing method is not particularly limited, and a known method can be used. Examples thereof include a method of firing at an arbitrary temperature using a continuous sintering furnace such as a roller hearth kiln or a batch sintering furnace such as a shuttle kiln. Among them, it is preferable to use a continuous sintering furnace for firing from the viewpoint of productivity. In one embodiment of the present invention, since diatomaceous earth is not used, even if firing is performed using a continuous incinerator, cracks and the like are hardly generated, and a porous ceramic sintered body can be manufactured stably. . In addition, when odor is generated during firing, a deodorizing device may be attached to the firing device. Examples of the deodorizer include a scrubber deodorizer, an ozone deodorizer, a catalyst deodorizer using a photocatalyst, and the like.
  • the firing temperature is set in consideration of the blending ratio of the foaming agent, clays, and organic sludge, the components of the organic sludge, and the like.
  • the temperature is set to a temperature at which the foaming agent foams and expands, sinters clays, and the organic matter contained in the organic sludge volatilizes and decreases in volume due to thermal decomposition.
  • the firing temperature is preferably 950 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher, as the lower limit.
  • As an upper limit it is preferable that it is 1200 degrees C or less, and it is more preferable that it is 1100 degrees C or less.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined.
  • the temperature is 950 to 1200 ° C., preferably 1000 to 1100 ° C.
  • Most organic substances begin to decompose at around 700 ° C, and odorous components are thermally decomposed at 950 ° C.
  • the temperature By setting the temperature to 950 ° C or higher, the odor peculiar to organic sludge can be eliminated and a large amount of organic substances in the organic sludge can be removed. It can be reduced by volatilizing the part.
  • cast iron slag is used as a foaming agent, it crystallizes and expands at about 800 to 950 ° C.
  • the firing temperature exceeds 1200 ° C., vitrification of the entire structure of the porous ceramic sintered body proceeds, and the molded body may be damaged or the pores may be blocked.
  • the firing step before the firing temperature is reached, water is first evaporated from the molded body, the foaming agent is foamed, and then the organic matter of the organic sludge is thermally decomposed and reduced in weight. It is preferable to appropriately adjust the temperature rise (heat curve, temperature gradient) until the firing temperature is reached.
  • the temperature rise heat curve, temperature gradient
  • the temperature gradient is adjusted to suppress rapid evaporation of water or rapid decrease in organic matter, it is possible to prevent rupture and breakage of the molded body as described above. Also, during rapid cooling after reaching the firing temperature, the porous ceramic sintered body may be damaged such as cracking or pulverization, but by adjusting the temperature gradient in the firing process, Can be prevented from being damaged.
  • the temperature gradient should take into account the scale of the firing equipment. If an appropriate temperature gradient is provided according to the scale of the firing device, the porosity is increased or the pores are communicated with each other, so that the heat insulating property, sound absorbing property, water retention, water permeability, cooling of the porous ceramic sintered body , Plant growth or breathability can be further improved.
  • the firing time can be determined in consideration of the firing temperature, the water content of the mixture, etc., and the residence time in the state of being at the firing temperature is preferably 1 minute or more as a lower limit, and is preferably 3 minutes or more. Is more preferably 4 minutes or longer, and particularly preferably 6.5 minutes or longer.
  • the upper limit is preferably 120 minutes or less, more preferably 60 minutes or less, still more preferably 10 minutes or less, and particularly preferably 7.5 minutes or less.
  • the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined. More specifically, it is preferably 1 to 120 minutes, more preferably 3 to 60 minutes, still more preferably 4 to 10 minutes, and particularly preferably 6.5 to 7.5 minutes. If the residence time is within the above range, the porous ceramic sintered body can be satisfactorily sintered while preventing damage to the porous ceramic sintered body.
  • the desired pores can be easily formed by using a mixture containing a foaming agent, clays, and organic sludge at the time of production, even though diatomaceous earth is not used. And the porosity can be increased.
  • a saturated water content equal to or higher than that using diatomaceous earth can be obtained.
  • not using expensive diatomaceous earth is a great merit from an industrial viewpoint.
  • porous ceramic sintered body obtained by firing a mixture containing diatomaceous earth volume change occurred at around 200 ° C., and there was a risk of cracking or surface defects during firing or cooling after firing.
  • the occurrence of cracks, surface defects, and the like is suppressed during firing or cooling, and therefore precise temperature management is not required. Therefore, the productivity of the porous ceramic sintered body is improved.
  • porous ceramic sintered body of the present invention has an effect that it is difficult to freeze. If the porous ceramic sintered body is not easily frozen, freeze cracks are less likely to occur, and when used for road paving, pedestrians and vehicles are less likely to slip.
  • One aspect of the porous ceramic sintered body of the present invention is hard to freeze, one aspect of the porous ceramic sintered body of the present invention is excellent in water permeability, and water hardly exists near the surface of the sintered body, Furthermore, it is considered that the inside of the sintered body is in a state where water is convected and is not easily frozen due to a capillary phenomenon based on surface tension.
  • Sakaime clay produced in Gifu Prefecture or Aichi Prefecture was used.
  • ⁇ Diatomaceous earth> powdered diatomaceous earth having a moisture content of 5% by mass was used as a raw material for refractory bricks from the Noto area.
  • Cast iron slag was used as a foaming agent.
  • the cast iron slag is a ductile iron slag SiO 2, Al 2 O 3, CaO, Fe 2 O 3, FeO, MgO, MnO, K 2 O, the Na 2 O as main components.
  • High melting point glass particles waste glass of a glass panel for a flat display of a liquid crystal television was crushed to obtain high melting point glass particles.
  • the particles of the high melting point glass pass through a sieve having an opening of 1.2 mm and do not pass through a sieve having an opening of 0.6 mm (particle diameter larger than 0.6 mm and 1.2 mm or less) and a sieve having an opening of 0.6 mm.
  • What passed (particle diameter of 0.6 mm or less) is blended at a mass ratio of 1: 1.
  • This glass panel is a non-alkali glass having a melting temperature exceeding 1300 ° C., and does not include a polarizing plate.
  • Melting temperature is measured by thermogravimetric analysis (TG) and suggested thermal analysis (DTA) (measuring temperature: room temperature (25 ° C.) to 1300 ° C. (heating rate: 10 ° C./min), measuring instrument: Thermo Plus, science It is a value obtained by an ordinary method from the obtained TG and DTA.
  • TG thermogravimetric analysis
  • DTA thermal analysis
  • Carbon fiber As the carbon fiber, a PAN-based carbon fiber (Torayca (trademark) yarn T700SC-12000, manufactured by Toray Industries, Inc.) cut to a fiber length of 10 mm was used.
  • Torayca (trademark) yarn T700SC-12000, manufactured by Toray Industries, Inc.) cut to a fiber length of 10 mm was used.
  • ⁇ Bulk specific gravity> A porous ceramic sintered body roughly cut to 15 cm (vertical) ⁇ 15 cm (horizontal) is used as a test piece, and the volume (cm) of the test piece is measured by measuring the vertical, horizontal, and thickness using a caliper. 3 ), and the mass (g) of the test piece was measured.
  • the bulk specific gravity was determined from the formula of mass of porous ceramic sintered body (g)] / [volume of porous ceramic sintered body (cm 3 )].
  • the amount of water separated from the sample column was determined as the amount of water having a pF value of 1.5 or less.
  • the sample column is centrifuged at 1540 rpm for 30 minutes, the amount of water separated from the sample column is set to a water amount having a pF value of more than 1.5 and not more than 2.7, and the amount of water remaining in the sample column is set to a pF value of more than 2.7. The amount of water.
  • a porous ceramic sintered body plate in each example was sliced in the length, width, and thickness directions to prepare a test body having a length of 20 cm, a width of 20 cm, and a thickness of 21.6 mm. , Measured according to JIS A1412-2-1999.
  • Example 1 In the formulation shown in Table 1, slag, organic sludge, clays and water were mixed to obtain a mixture. Specifically, slag, organic sludge, and clay were mixed with MixMuller (manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd.) to obtain a plastic mixture (mixing step). Subsequently, the obtained mixture was subjected to extrusion molding using a vacuum clay molding machine (manufactured by Takahama Kogyo Co., Ltd.) to obtain a strip-shaped primary molded body having a width of 60 cm and a thickness of 2 cm. The primary molded body was cut at an arbitrary pitch and width to obtain a substantially square flat plate-shaped molded body having a thickness of 2 cm (molding step).
  • MixMuller manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd.
  • the obtained mixture was subjected to extrusion molding using a vacuum clay molding machine (manufactured by Takahama Kogyo Co., Ltd
  • the obtained molded body was dried with a hot air dryer (180 ° C., 0.5 hour) to a moisture content of 1% by mass or less, and then using a continuous sintering furnace, the firing temperature was 1050 ° C. at the firing temperature. Firing was performed under firing conditions of a residence time of 7 minutes (firing step).
  • a roller hearth kiln (effective length of the sintering furnace: total length 15 m, the sintering furnace was divided into zones 1 to 10 each having a length of 1.5 m) was used.
  • the side edges were cut along the four side surfaces of the sintered compact to obtain a plate of porous ceramic sintered body having a width of 50 cm, a length of 50 cm and a thickness of 4 cm.
  • the obtained porous ceramic sintered body was further cut for measurement to prepare a test piece, and the test piece was used to determine the bending strength, saturated moisture content, moisture content by pF value, and thermal conductivity. It was measured. The measurement results are shown in Table 1.
  • the electron micrograph of the cross section of the plate-shaped object of the obtained porous ceramic sintered compact is shown in FIG. 1, FIG. In the cross section of the plate of the porous ceramic sintered body in Example 1, it was confirmed that millimeter-scale pores having a pore diameter of 1 to 30 mm were formed in layers. The thickness of the pores was about 1 to 2 mm.
  • Comparative Example 1 According to the composition of the mixture in Table 1, diatomaceous earth, organic sludge, clays and slag were mixed with a mix muller to obtain a mixture (mixing step). The obtained mixture was obtained in the same manner as in Example 1 and fired to obtain a plate of porous ceramic sintered body. About the obtained porous ceramic sintered body plate-like material, bending strength, saturation moisture content, moisture content by pF value, and thermal conductivity were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Moreover, the electron micrograph of the cross section of the plate-shaped object of the obtained porous ceramic sintered compact is shown in FIG.
  • Example 2 According to the composition of the mixture in Table 1, organic sludge, clays, slag, and high melting point glass particles were mixed with a mix muller to obtain a mixture (mixing step). The obtained mixture was obtained in the same manner as in Example 1 and fired to obtain a plate of porous ceramic sintered body. About the obtained porous ceramic sintered body plate-like material, bending strength, saturation moisture content, moisture content by pF value, and thermal conductivity were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. In the cross section of the plate of the porous ceramic sintered body in Example 2, it was confirmed that millimeter-scale pores having a pore diameter of 1 to 30 mm were formed in layers as in Example 1. The pore thickness was about 1 to 2 mm, which was almost the same, but was slightly thinner than that of Example 1. In Example 2, the central portion in the thickness direction was slightly darkened, the pore diameter was slightly small, and the appearance was a three-layer structure.
  • Example 3 According to the composition of the mixture of Table 1, organic sludge, clays, slag and carbon fiber were mixed with a mix muller to obtain a mixture (mixing step). The obtained mixture was obtained in the same manner as in Example 1 and fired to obtain a plate of porous ceramic sintered body. About the obtained porous ceramic sintered body plate-like material, bending strength, saturation moisture content, moisture content by pF value, and thermal conductivity were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. In the cross section of the plate of the porous ceramic sintered body in Example 3, it was confirmed that millimeter-scale pores having a pore diameter of 1 to 30 mm were formed in layers as in Example 1. Further, the thickness of the pores was about 1 to 2 mm which was almost the same. In Example 3, the central portion in the thickness direction was slightly darkened, the pore diameter was slightly small, and the appearance was a three-layer structure.
  • Example 1 by adding diatomaceous earth, an improvement of 10% was seen over Comparative Example 1, rather than a decrease in saturated water content. Moreover, the bulk specific gravity was small and the light thing was obtained. In addition, those having a pF value of 2.7 or less that can be absorbed by the roots of the plant are 78% by mass of the whole, and the pF value of 1.5 to 2.7 that is particularly effective for the growth of the plant is particularly preferable.
  • the water content of was 15% by mass. Therefore, the porous ceramic sintered body has a large amount of water with a high saturated moisture content, and the water is in a state suitable for plant growth, and is excellent in plant growth. In Example 1, the thermal conductivity was also low.
  • Example 1 it was confirmed that a porous ceramic sintered body having a porosity equal to or higher than that of diatomaceous earth and a saturated water content was obtained at low cost without adding diatomaceous earth. Also, from the electron micrographs, those without diatomaceous earth had more small pores than those with diatomaceous earth, and nanometer-scale pores were confirmed in addition to micrometer-scale pores. Thus, it is considered that the porous ceramic sintered body obtained without using diatomaceous earth has many smaller pores, the porosity is increased, and the saturated moisture content is improved. In Example 1, it was confirmed that the millimeter-scale pores formed by foaming of the foaming agent during firing and the micrometer-scale or nanometer-scale pores formed by reducing the activated sludge during firing were communicated.
  • Example 1 the bending strength was slightly lower than that in Comparative Example 1, but as in Examples 2 and 3, the strength could be improved by blending high melting point glass particles or carbon fibers. . Furthermore, in Examples 2 and 3, as in Example 1, it was confirmed that millimeter-scale pores communicated with micrometer-scale or nanometer-scale pores formed by reducing activated sludge during firing. It was done.
  • the porous ceramic sintered body of the present invention can be suitably used for a greening base material, a water purification material, a humidity control material, a heat insulating material, a sound absorbing material, and the like, and also uses the latent heat of retained water to increase the temperature. Since it is also suitable for road surface laying materials, wall materials, roofing materials and the like to be suppressed, it is extremely useful industrially.

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Abstract

本発明は、珪藻土を用いないにもかかわらず、微細な気孔が形成された多孔質セラミックス焼結体及びその製造方法が提供される。 本発明は、発泡剤と粘土類と有機汚泥とを含み、珪藻土を含まない混合物が成形され、焼結されて得られたことを特徴とする多孔質セラミックス焼結体、及び発泡剤と粘土類と有機汚泥とを含み、珪藻土を含まない混合物を成形し、９５０～１２００℃で焼成することを特徴とする多孔質セラミックス焼結体の製造方法に関する。

Description

多孔質セラミックス焼結体及びその製造方法
　本発明は、多孔質セラミックス焼結体及びその製造方法に関する。
　本願は、２０１１年８月２４日に日本に出願された特願２０１１－１８２８２７号、２０１２年２月１日に日本に出願された特願２０１２－０２０２０４号、及び２０１２年４月１３日に日本に出願された特願２０１２－０９２１６３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　内部に気孔が多数形成された多孔質セラミックス焼結体は、建材や水処理の分野で使用されることがある。その多孔質セラミックス焼結体の製造方法としては様々な方法が知られており、目的に応じた気孔のサイズや構造が得られる製造方法が採用されている。
　例えば、珪藻土と粘土類の混合物を成形し、焼成することで、珪藻土由来のマイクロメートルオーダーの気孔を有し、断熱性、吸音性、保水性、水処理材等の環境を改善する効果を持つ多孔質セラミックス焼結体を得ることができる（特許文献１）。
　しかしながら、珪藻土と粘土類の混合物を焼成した場合、珪藻土の気孔に粘土類が入り込んで珪藻土の気孔が閉塞されてしまい、珪藻土が有するマイクロメートルサイズの気孔の効果が充分に発揮されないといった問題を有していた。
　そこで、珪藻土の気孔の閉塞を防ぐため、珪藻土と粘土類を含む配合物にさらに有機汚泥を配合することにより、珪藻土の気孔に粘土が入り込むことを防ぎ、珪藻土の特徴である微細な気孔を維持する方法が提案されている（特許文献２）。
特開２００５－２３９４６７号公報 国際公開第２０１０／１０６７２４号
　しかしながら、珪藻土は産出する地域が限定され、また、単価が高いという問題を有している。そのため、珪藻土を用いなくても、珪藻土を用いたものと同様に微細な気孔が形成されて気孔率や飽和含水率が大きい多孔質セラミックス焼結体が求められていた。
　そこで、本発明は、珪藻土を用いないにもかかわらず、微細な気孔が形成された多孔質セラミックス焼結体及びその製造方法を提供することを目的とする。
　従来、多孔質セラミックス焼結体では、小さな気孔を有する珪藻土を必須成分とすることによってマイクロメートルオーダーの気孔が形成され、高い機能が得られると考えられていた。しかし、本発明者らが検討したところ、多孔質セラミックス焼結体の原料として有機汚泥を用いると、珪藻土を用いなくても、珪藻土を用いたものと同等もしくはそれ以上にマイクロメートルオーダーの気孔を有して高い機能を発揮する多孔質セラミックス焼結体が得られることを見出し、本発明に至った。
　本発明の一態様は、次の構成を有するものである。
（１）発泡剤と粘土類と有機汚泥とを含み、珪藻土を含まない混合物が成形され、焼結されて得られたことを特徴とする多孔質セラミックス焼結体（別の側面としては、「発泡剤と粘土類と有機汚泥とを含み、珪藻土を含まない混合物を含み、前記混合物が成形され、焼結されて得られたことを特徴とする多孔質セラミックス焼結体」である）。
（２）焼成時に発泡剤が発泡して形成された第１の気孔と、焼成時に前記有機汚泥が減量して形成された第２の気孔とが形成され、これら気孔が連通していることを特徴とする（１）に記載の多孔質セラミックス焼結体。
（３）発泡剤と粘土類と有機汚泥とを含み、珪藻土を含まない混合物を成形し、９５０～１２００℃で焼成することを特徴とする多孔質セラミックス焼結体の製造方法。
（４）前記発泡剤がスラグであることを特徴とする、（３）に記載の多孔質セラミックス焼結体の製造方法。
（５）前記有機汚泥が活性汚泥であることを特徴とする、（３）または（４）に記載の多孔質セラミックス焼結体の製造方法。
　本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様は、珪藻土を用いないにもかかわらず、気孔率を高めることができ、珪藻土を用いたものと同等またはそれ以上の飽和含水率を有する。このような本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様は、珪藻土を用いた多孔質セラミックス焼結体と同等またはそれ以上の機能、性能を有し、珪藻土を用いた多孔質セラミックス焼結体と同様の用途（例えば、断熱材等）に用いることができる。
　本発明の多孔質セラミックス焼結体の製造方法の一態様によれば、上記多孔質セラミックス焼結体を容易に製造できる。
珪藻土を含まない多孔質セラミックス焼結体の３００倍での電子顕微鏡写真である。 珪藻土を含まない多孔質セラミックス焼結体の３０００倍での電子顕微鏡写真である。 珪藻土を含む多孔質セラミックス焼結体の３００倍での電子顕微鏡写真である。
（多孔質セラミックス焼結体）
　本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様は、発泡剤と粘土類と有機汚泥とを含み、珪藻土を含まない混合物が成形され、焼結されて得られたものである。
　「珪藻土を含まない」とは、混合物全体に対して、珪藻土の含有量が、０～１質量％であり、０～０．１質量％が好ましく、０～０．０１質量％がより好ましい。また、珪藻土を含まない、つまり珪藻土の含有量が０質量％であることが最も好ましい。
　多孔質セラミックス焼結体の内部には気孔が形成されている。
　多孔質セラミックス焼結体における気孔は、それぞれ独立したものであってもよいし、相互に連通してもよいが、断熱性、吸音性、保水性、透水性、冷却性（気孔内に保水された水の気化による潜熱を利用）、植物の育成性又は通気性の向上の観点から、連通していることが好ましい。また、連通によって気孔が、多孔質セラミックス焼結体を貫通していることがより好ましい。
　気孔同士が連通している場合、発泡剤に由来する気孔同士が相互に連通してもよいし、有機汚泥に由来する気孔同士が連通してもよいし、発泡剤に由来する気孔と有機汚泥に由来する気孔が相互に連通してもよい。
　本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様は、優れた保水性、透水性、冷却性、植物の育成性、通気性が得られることから、発泡剤に由来する気孔と有機汚泥に由来する気孔とが相互に連通していることが好ましい。すなわち、本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様においては、焼成時に発泡剤が発泡して形成された第１の気孔と、焼成時に前記有機汚泥が減量して形成された第２の気孔とが形成され、これら気孔が連通していることが好ましい。
　第１の気孔は、ミリメートルオーダーの気孔であり、第２の気孔は、マイクロメートルオーダーまたはそれ以下（ナノメートルオーダー）の気孔である。
　ミリメートルオーダーの気孔とは、気孔の最大径（単に孔径ということがある）が１～５０ｍｍのものを意味し、マイクロメートオーダーの気孔とは、孔径（気孔の最大径）が１～１０００マイクロメートルのものを意味し、ナノメートルオーダーの気孔とは、孔径（気孔の最大径）が１０～１０００ナノメートルのものを意味する。
　ここで、ミリメートルオーダーの孔径は、多孔質セラミックス焼結体を切断し、その切断面に形成されている孔をスケールで測定した値である。マイクロメートルオーダーの孔径およびナノメートルオーダーの孔径は、多孔質セラミックス焼結体を切断して形成された切断面を電子顕微鏡で観察し、測定した値である。
　多孔質セラミックス焼結体における気孔の体積割合は特に限定されないが、（気孔の体積）／（多孔質セラミックス焼結体の体積）で表される気孔率が、下限値として、４０体積％以上であることが好ましく、６０体積％以上であることがより好ましい。上限値として、９０体積％以下であることが好ましく、８０体積％以下であることがより好ましく、７０体積％以下であることがさらに好ましい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。より具体的には、好ましくは９０体積％以下、より好ましくは４０～８０体積％、さらにより好ましくは６０～７０体積％である。気孔率が上記範囲内であれば、多孔質セラミックス焼結体の強度が維持されると共に、多孔質セラミックス焼結体に求められる機能を充分に付与できる。
　さらに、［多孔質セラミックス焼結体の質量（ｇ）］／［多孔質セラミックス焼結体の体積（ｃｍ３）］で表されるかさ比重は、下限値として、０．４ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましく、０．５５ｇ／ｃｍ３以上であることがより好ましい。上限値として、１．３ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、１．０ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、０．８５ｇ／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。より具体的には、好ましくは０．４～１．３ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．４～１．０ｇ／ｃｍ３、さらにより好ましくは０．５５～０．８５ｇ／ｃｍ３である。かさ比重が上記範囲内であれば、多孔質セラミックス焼結体の強度が維持されると共に、多孔質セラミックス焼結体に求められる機能を充分に付与できる。かさ比重が低いほど、多孔質セラミックス焼結体は気孔が多く形成されていると推測できる。
　また、多孔質セラミックス焼結体における飽和含水率は、２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上がさらに好ましい。上限は高い程よいが、高すぎると用途によっては強度が不足することもあるため、１００％以下であることが好ましい。飽和含水率が２０％を下回ると、気孔率が高いものであっても、保水性が低くなる傾向にあり、植物の育成や保水した水を気化させて生じる冷却（温度上昇の抑制）等を目的として使用する場合には、充分な効果が得られないおそれがある。
　また、多孔質セラミックス焼結体におけるｐＦ値２．７以下の水分量は、好ましくは４０質量％以上、さらに好ましくは５０質量％以上、さらにより好ましくは６０質量％以上である。多孔質セラミックス焼結体におけるｐＦ値２．７以下の水分量は、上限値として１００質量％でもよい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。ｐＦ値２．７以下の水は、植物が育成に利用しうるものであり、ｐＦ値２．７以下の水分量が、４０質量％未満であると植物の育成に適さないか若しくは頻繁に水撒きが必要となるおそれがある。
　多孔質セラミックス焼結体の形状は、用途等を勘案して決定することができ、例えば、円柱状又は角柱状等の柱状、板状、粒状等の形状のものが挙げられる。
　また、本発明の多孔質セラミックス焼結体の表面はグラインダー等で１ｍｍ程度削り取られてもよい。表面が削り取られると、吸水速度を向上させることができる。
＜発泡剤＞
　本発明の一態様における発泡剤は、焼成時に発泡するものであり、例えば、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、炭酸マグネシウム、スラグ等の公知のセラミックス用の発泡剤を用いることができる。これら発泡剤の中でも、スラグが好ましい。
　スラグとしては特に限定されず、例えば、金属精錬時に発生する高炉スラグ、都市ゴミの溶融時に発生する都市ゴミ溶融スラグ、下水汚泥の溶融時に発生する下水汚泥溶融スラグ、ダクタイル鋳鉄等の鋳鉄時に発生する鋳鉄スラグ等のガラス質スラグ等が挙げられる。これらの中でも、鋳鉄スラグがより好ましい。鋳鉄スラグは、組成が安定しているため安定した発泡状態が得られると共に、他のスラグに比べ１．５～２倍程度の発泡率であり、これを用いることで、ミリメートルオーダーの大きな気孔を形成することができる。
＜粘土類＞
　本発明の一態様における粘土類は、一般的に窯業原料として用いられる粘土状の性状を示す鉱物材料である。ただし、本発明の一態様における粘土類は、珪藻土を含まない。
　具体的には、粘土類は、セラミックス焼結体に用いられる公知のものを用いることができ、石英、長石、粘土系等の鉱物組成で構成されるが、構成鉱物はカオリナイトを主とし、ハロイサイト、モンモリロナイト、イライト、ベントナイト、パイロフィライトを含むものが好ましい。中でも、焼結時のクラックの進展を抑え、多孔質セラミックス焼結体の破壊を防ぐ観点から粒子径が５００μｍ以上の石英の粗粒を含むものがより好ましい。前記石英の粗粒は、粒子径が５ｍｍ以下であることが好ましい。このような粘土類としては、例えば、蛙目粘土等が挙げられる。粘土類は、１種単独で又は２種以上を適宜組み合わせて配合される。
＜有機汚泥＞
　有機汚泥は、主成分として有機物を含有する汚泥である。有機汚泥としては特に制限されないが、下水や工場等の排水処理に由来する活性汚泥が好ましい。活性汚泥は、活性汚泥法を用いた排水処理設備から、凝集及び脱水工程を経て排出されて得られる。このような有機汚泥を用いることで、所望する気孔を容易に形成することができる。つまり、このような有機汚泥を用いることで、マイクロメートルオーダーの気孔及びさらに小さなナノメートルオーダーの気孔を形成できる。さらに、廃棄物の位置付けであった排水処理由来の活性汚泥を原料としてリサイクルすることができる。
　有機汚泥の含水率は、好ましくは６０～９０質量％、より好ましくは６５～８５質量％である。上記範囲内であれば、後述の混合工程で均質な混合物が得られると共に、連続成形においても良好な成形性を維持できる。
　有機汚泥の有機物の含有量は特に限定されないが、例えば、有機汚泥の固形分中の有機物の含有量（有機物含有量）として７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましい。有機汚泥の固形分中の有機物の含有量（有機物含有量）の上限値として、１００質量％でもよい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。前記有機物含有量が多いほど、マイクロメートルオーダーの気孔の形成が容易となる。有機物含有量は、乾燥後の汚泥をＪＩＳ　Ｍ８８１２－１９９３に準じ、炭化温度７００℃で灰分（質量％）を測定し、下記（１）式により求められる値である。
　有機物含有量（質量％）＝１００（質量％）－灰分（質量％）　　・・・（１）
有機汚泥の平均粒子径は、多孔質セラミックス焼結体の用途に応じて決定でき、好ましくは１～５μｍ、より好ましくは１～３μｍとされる。平均粒子径は、粒度分布測定装置（ＬＡ－９２０、株式会社堀場製作所製）により測定される体積基準のメディアン径（体積５０％径）である。
＜任意成分＞
　多孔質セラミックス焼結体には、本発明の目的を阻害しない範囲で、珪藻土、有機汚泥、粘土類以外の任意成分を配合してもよい。任意成分としては、例えば、マイティ２０００ＷＨ（商品名、花王株式会社製）等のナフタリン系の流動化剤、メルメントＦ－１０（商品名、昭和電工株式会社製）等のメラミン系の流動化剤、ダーレックススーパー１００ｐＨ（商品名、グレースケミカルズ株式会社製）等のポリカルボン酸系の流動化剤等；銀、銅、亜鉛等の抗菌剤；ゼオライト、アパタイト等の吸着剤、金属アルミニウム等が挙げられる。
　また、有機汚泥から悪臭が生じる場合には、消臭剤を配合するとよい。消臭剤としては、具体的には、塩化アンモニウム、塩化亜鉛などが挙げられる。このような成分の消臭剤を用いた場合には硫化水素等の臭いの成分を中和、無臭化することにより、有機汚泥からの臭気を抑制できる。
　任意成分の配合量は、本発明の目的を脱しない範囲で、任意成分添加の目的とする効果を勘案し添加すればよい。例えば、塩化アンモニウム、塩化亜鉛を消臭剤として用いた場合には、有機汚泥に対し０．０５～５質量％とし、混合物全体で０．００５質量％～１質量％とすることが好ましい。
＜無機物の粒子及び繊維＞
　多孔質セラミックス焼結体の強度、特に曲げ強度を向上させたい場合には、無機物の粒子又は繊維を混合物に配合することが好ましい。無機物の粒子及び繊維としては、高融点ガラスの粒子、炭素繊維、バサルト繊維、ロックウールからなる群から選ばれる少なくとも１つが好ましく、強度の向上の観点からは高融点ガラスの粒子が特に好ましい。
［高融点ガラスの粒子］
　高融点ガラスは、溶融温度９００℃以上のものであり、好ましくは溶融温度１０００℃以上、より好ましくは溶融温度１２００℃以上のものである。溶融温度が上記下限値以上であれば、高融点ガラスの粒子は、後述する焼成工程において部分的に溶融し、高融点ガラスの粒子同士で融着したり、粘土類のバインダーとして機能できる。加えて、溶融温度が高いほど、多孔質セラミックス焼結体の強度を向上できる。また、高融点ガラスの溶融温度は、１８００℃以下が好ましく、１６００℃以下がより好ましい。上記上限値超であると、焼結した際に、高融点ガラスの粒子が溶融しにくく、多孔質セラミックス焼結体の強度を充分に向上できないおそれがある。
　高融点ガラスの材質は、特に限定されないが、無アルカリガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスが好ましく、中でも、ホウケイ酸ガラスが好ましい。
このような材質であれば、多孔質セラミックス焼結体の強度を充分に向上できる。
　無アルカリガラスは、実質的にナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属元素を含有しないガラスである。実質的に含有しないとは、ガラス組成中のアルカリ金属元素の含有量が酸化物換算で０．１質量％以下を意味する。
　アルミノケイ酸ガラスは、アルミニウムと珪素とを主成分とする酸化物ガラスである。
　ホウケイ酸ガラスは、ホウ素と珪素とを主成分とする酸化物ガラスである。
　石英ガラスは、石英から作製されるガラスで、酸化珪素の純度が高いものいう。
　高融点ガラスの市販品としては、ＡＮ１００（商品名、無アルカリホウケイ酸ガラス、旭硝子株式会社製）等が挙げられる。
　高融点ガラスは、例えば、液晶テレビ等の液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等のパネル、ＥＬ用カバーガラス、ＣＣＤに代表される固体撮像素子用のカバーガラス、ハンドパスフィルター等の光学フィルター用ガラス、チップ・オン・ガラス用途のガラス基板用ガラス、フラスコやビーカー等の各種製品に用いられている。
　そのため、高融点ガラスの粒子は、上記の製品の製造工程で排出される廃ガラスや、廃棄された液晶テレビ等から回収されるパネルから得ることができる。
　特に、液晶テレビ等のフラットディスプレイ用のパネルは、大型化等に伴い、フラットディスプレイの製造時に多量の廃ガラスを発生する。フラットディスプレイ用のパネルの廃ガラスを高融点ガラスの粒子とすることで、廃棄物を削減できる。このため、環境負荷を低減する観点から、フラットディスプレイ用のパネルの廃ガラスを高融点ガラスの粒子として用いることが好ましい。加えて、フラットディスプレイ用のパネルの廃ガラスは、ガラス組成物の純度が高いため、特段の精製をすることなく、安定した品質の高融点ガラスとして利用できる。
　高融点ガラスの粒子の粒子径は、特に限定されないが、０．３～５ｍｍが好ましい。粒子径が０．３ｍｍ未満であると、多孔質セラミックス焼結体は、気孔率が低下したり、比重が増加したりする。気孔率の低下によって、吸水性、保水性、断熱性が損なわれたり、比重の増加によって、多孔質セラミックス焼結体の質量が著しく増加するおそれがある。粒子径が５ｍｍ超であると、成形性が低下したり、成形時に押出し口の金具が破損するおそれがある。
　高融点ガラスの粒子径は、多孔質セラミックス焼結体の生産性とさらなる強度の向上の観点から、０．６ｍｍ超１．２ｍｍ以下がより好ましい。
　高融点ガラスの粒子径は、篩い分けにより測定された値である。
［炭素繊維］
　炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系、レーヨン及びセルロース系等の種々の炭素繊維を用いることができる。
　炭素繊維の長さは、多孔質セラミックス焼結体の形状等を勘案して決定でき、板状物であれば、例えば、１ｍｍ～１０ｃｍが好ましく、５～２５ｍｍがより好ましい。上記下限値未満であると、多孔質セラミックス焼結体の強度が不充分になるおそれがあり、上記上限値超であると、生産性が損なわれたり、多孔質セラミックス焼結体の外観が損なわれたりするおそれがある。
　炭素繊維の太さは、多孔質セラミックス焼結体の形状等を勘案して決定でき、板状物であれば、例えば、１～１０００μｍが好ましく、５～１００μｍがより好ましい。上記下限値未満であると、多孔質セラミックス焼結体の強度が不充分になるおそれがあり、上記上限値超であると、生産性が損なわれたり、多孔質セラミックス焼結体の外観が損なわれたりするおそれがある。
［バサルト繊維］
　バサルト繊維は、天然に存在するバサルト（玄武岩）を溶融及び紡糸して製造される繊維である。
　バサルト繊維の長さは、多孔質セラミックス焼結体の形状等を勘案して決定でき、板状物であれば、例えば、１ｍｍ～１０ｃｍが好ましく、５～２５ｍｍがより好ましい。上記下限値未満であると、多孔質セラミックス焼結体の強度が不充分になるおそれがあり、上記上限値超であると、生産性が損なわれたり、多孔質セラミックス焼結体の外観が損なわれたりするおそれがある。
　バサルト繊維の太さは、多孔質セラミックス焼結体の形状等を勘案して決定でき、板状物であれば、例えば、１～１０００μｍが好ましく、５～１００μｍがより好ましい。上記下限値未満であると、多孔質セラミックス焼結体の強度が不充分になるおそれがあり、上記上限値超であると、生産性が損なわれたり、多孔質セラミックス焼結体の外観が損なわれたりするおそれがある。また、炭素繊維も同様であるが、これらの繊維を１０００～１０００００本程度束ねた繊維束として用いることが強度向上の観点から好ましい。
［ロックウール］
　ロックウールは、玄武岩、鉄炉スラグ等に石灰等を混合し、高温で溶融し紡糸して製造される人造鉱物繊維である。
　ロックウールの長さは、多孔質セラミックス焼結体の形状等を勘案して決定でき、板状物であれば、例えば、１ｍｍ～１０ｃｍが好ましく、５～２５ｍｍがより好ましい。上記下限値未満であると、多孔質セラミックス焼結体の強度が不充分になるおそれがあり、上記上限値超であると、生産性が損なわれたり、多孔質セラミックス焼結体の外観が損なわれるおそれがある。
　ロックウールの太さは、多孔質セラミックス焼結体の形状等を勘案して決定でき、板状物であれば、例えば、１～１００μｍが好ましく、３～３０μｍがより好ましい。上記下限値未満であると、多孔質セラミックス焼結体の強度が不充分になるおそれがあり、上記上限値超であると、生産性が損なわれたり、多孔質セラミックス焼結体の外観が損なわれるおそれがある。
（多孔質セラミックス焼結体の製造方法）
　本発明の多孔質セラミックス焼結体の製造方法の一態様は、混合工程と成形工程と焼成工程とを有する。
　＜混合工程＞
　混合工程は、発泡剤、粘土類及び有機汚泥を混合し、珪藻土を混合しないことにより、珪藻土を含有しない混合物を得る工程である。
　混合工程における各成分の混合方法は特に限定されず、例えば、発泡剤、粘土類及び有機汚泥を一度に混合装置へ投入し、混合する方法が挙げられる。
　混合物における発泡剤の配合量は、多孔質セラミックス焼結体に求められる機能等を勘案して決定することができ、下限値として、１０質量％以上であることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましく、４０質量％以上であることがさらに好ましい。上限値として、８０質量％以下であることが好ましく、７０質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以下であることがさらに好ましい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。より具体的には、混合物における発泡剤の配合量は、１０～８０質量％が好ましく、３０～７０質量％がより好ましく、４０～６０質量％がさらに好ましい。発泡剤の配合量が上記範囲内であれば混合物の成形性を損なわず、円滑に成形できると共に、多孔質セラミックス焼結体の気孔率、かさ比重、飽和含水率を容易に好適な範囲とすることができる。
　混合物における粘土類の配合量は、多孔質セラミックス焼結体に求められる機能や、成形性を勘案して決定することができ、下限値として、５質量％以上であることが好ましく、８質量％以上であることがより好ましく、２１質量％以上であることがさらに好ましい。上限値として、６０質量％以下であることが好ましく、５０質量％以下であることがより好ましく、４０質量％以下であることがさらに好ましい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。より具体的には、５～６０質量％が好ましく、８～５０質量％がより好ましく、２１～４０質量％がさらに好ましい。粘土類の配合量が上記範囲内であれば混合物の成形性を損なわず、かつ円滑に成形できると共に、得られる多孔質セラミックス焼結体の強度を充分に確保できる。
　混合物における有機汚泥の配合量は、多孔質セラミックス焼結体に求められる機能や、成形性を勘案して決定することができ、下限値として、１質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましい。上限値として、６０質量％以下であることが好ましく、３５質量％以下であることがより好ましい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。より具体的には、１～６０質量％が好ましく、５～３５質量％がより好ましい。有機汚泥の配合量が上記範囲内であれば、混合物は適度な流動性と可塑性とを備え、成形性が高くなり、成形装置を閉塞させることなく円滑に成形できる。また、気孔同士を連通させやすくなり、所望する気孔率や飽和含水率の多孔質セラミックス焼結体を容易に得ることができる。
　混合物の含水率は特に限定されないが、２５～４５質量％が好ましく、２５～３０質量％がより好ましい。上記範囲内であれば、混合物は適度な可塑性と流動性を有し、良好な成形性が維持できる。
　混合物に任意成分を配合する場合、任意成分の配合量は、本発明の目的を阻害しない範囲とされ、例えば、混合物全体の０．００１～１０質量％の範囲にすることが好ましい。
　加えて、混合工程において、有機汚泥が好適な配合比で配合されている場合には、有機汚泥に含まれる水により混合工程にて水を添加しなくてもよいし、混合物の流動性の調整等を目的として、適宜、水を配合してもよい。
　他の成分として高融点ガラス粒子を配合する場合には、高融点ガラス粒子の配合量は５～３５質量％の範囲にすることが好ましい。３５質量％を超えて、高融点ガラス粒子を配合すると気孔率や飽和含水率が低下するおそれがある。また、５質量％を下回ると強度の向上効果が得られないおそれがある。
　混合工程に用いる混合装置は特に限定されず、公知の混合装置を用いることができる。
例えば、混合装置としては、ミックスマラー（新東工業株式会社製）等の混練機や、ニーダー（株式会社モリヤマ製）、混合機（日陶科学株式会社製）等が挙げられる。
　混合工程における混合時間は、発泡剤、粘土類と有機汚泥との配合比や、混合物の流動性等を勘案して決定することができ、混合物が可塑状態となるような混合時間を決定することが好ましい。混合時間は、１５～４５分間の範囲とすることが好ましく、２５～３５分間の範囲とすることがより好ましい。
　混合工程における温度は特に限定されず、発泡剤と粘土類と有機汚泥の配合比や含水量等を勘案して決定することができ、１０～８０℃の範囲とすることが好ましく、５０～６０℃の範囲とすることがより好ましい。
＜成形工程＞
　成形工程は、混合工程で得られた混合物を所定の形状に成形する工程である。
　成形方法は、公知の成形方法を用いることができ、混合物の性状や多孔質セラミックス焼結体の形状を勘案して決定することができる。成形方法は、例えば、成形装置を用いて所定の形状の成形体を連続的に得る方法、混合物を任意の形状の型に充填し成形体を得る方法、あるいは、混合物を延伸した後、所定の形状に切断する方法、混合物を円筒状に連続的に押出し、切開し、圧延した後、所定の形状に切断する等が挙げられる。中でも、生産効率向上の観点から、成形装置を用いて成形体を連続的に得る方法が好ましい。
　成形装置は、所望する多孔質セラミックス焼結体の形状に応じて決定することができる。例えば、柱状又は粒状の多孔質セラミックス焼結体を製造するために、柱状又は粒状の成形体を得る場合、成形装置としては、一次スクリュー押出式成形機、円盤型ダイス水平押出式成形機等が挙げられ、中でも、生産性、成形性の観点より円盤型ダイス水平押出式成形機を用いることが好ましい。
　また、板状の多孔質セラミックス焼結体を製造するためには真空土練成形機、平板プレス成形機及び平板押出し成形機等が挙げられ、中でも真空土練成形機が好ましい。真空土練成形機を用いて成形体中の空気を除去することで、気孔の制御が安定する。
　成形装置で得る成形体の大きさは用途に応じて決定することができ、成形体を円柱状とする場合には、例えば、直径を５～２００ｍｍの範囲とすることが好ましい。直径が５ｍ未満であると、成形が困難となり、直径が２００ｍｍを超えると焼結が不充分となるおそれがある。
　また、板状とする場合には、例えば、タテ１０ｃｍ～２ｍ×ヨコ１０ｃｍ～２ｍ×厚さ１ｃｍ～１０ｃｍの範囲とすることが好ましい。上記範囲の下限から外れる場合には、生産性が低下するおそれがある。上限を超える場合には、焼結が不充分となったり、移送時等に多孔質セラミックス焼結体が破損するおそれがある。
＜焼成工程＞
　焼成工程は、成形工程で得られた成形体を焼成し、粘土類を焼結して多孔質セラミックス焼結体を得る工程である。
　焼成前には、成形体を乾燥することが好ましい。乾燥操作は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、成形体を自然乾燥させてもよいし、５０～２２０℃の熱風乾燥炉で任意の時間処理することで乾燥してもよい。乾燥後の成形体の含水率は、特に限定されないが、３質量％未満が好ましく、１質量％未満がより好ましい。乾燥後の成形体の含水率は、下限として０質量％であってもよい。
　焼成の方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、ローラーハースキルン等の連続式焼結炉、シャトルキルン等の回分式焼結炉を用い、任意の温度で焼成する方法が挙げられる。中でも、焼成には、生産性の観点から連続式焼結炉を用いることが好ましい。本発明の一態様では、珪藻土を用いていないため、連続式焼却炉を用いて焼成をおこなっても、割れ等が発生し難く、安定して、多孔質セラミックス焼結体を製造することができる。また、焼成時に臭いが発生する場合、焼成装置には、脱臭装置を取り付けるとよい。脱臭装置としては、スクラバー脱臭装置やオゾン脱臭装置や光触媒などを用いた触媒脱臭装置などを挙げることができる。
　焼成温度（到達温度）は、発泡剤と粘土類と有機汚泥との配合比や有機汚泥の成分等を勘案して設定される。例えば、発泡剤が発泡、膨張し、粘土類を焼結し、かつ、有機汚泥に含まれる有機物が熱分解により揮発して減量する温度に設定される。具体的には、焼成温度は、下限値として、９５０℃以上であることが好ましく、１０００℃以上であることがより好ましい。上限値として、１２００℃以下であることが好ましく、１１００℃以下であることがより好ましい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。より具体的には、９５０～１２００℃であり、１０００～１１００℃が好ましい。有機物の多くは、７００℃前後より分解が始まり、９５０℃において臭気成分は熱分解されるため、９５０℃以上にすることで、有機汚泥特有の臭いを解消できると共に、有機汚泥中の有機物の大部分を揮発させて減量することができる。発泡剤として鋳鉄スラグを用いた場合には、８００～９５０℃程度にて結晶化、膨張する。
　焼成温度が１２００℃を超えると、多孔質セラミックス焼結体の組織全体のガラス化が進み、成形体が破損したり、孔隙が閉塞するおそれがある。
　焼成工程では、焼成温度に達するまでの間に、まず成形体から水分が蒸発し、発泡剤が発泡し、その後有機汚泥の有機物が熱分解して減量する。その際の焼成温度に達するまでの温度上昇（ヒートカーブ、温度勾配）は適切に調整することが好ましい。
　珪藻土を含まない場合においても、連続式焼結炉においては、投入時における成形体の含水率が３質量％を超えると、焼成工程での含有水分の急激な気化により、成形体が破裂もしくは爆砕することがあり、また、有機物の急激な揮発に伴う破損も発生するおそれがある。しかし、温度勾配を調整して急激な水分の蒸発又は急激な有機物の減量を抑えれば、上記のような成形体の破裂や破損を防ぐことができる。
　また、焼成温度に達した後の急激な冷却の際にも、多孔質セラミックス焼結体に割れや粉砕等の破損が生じることがあるが、焼成工程での温度勾配を調整することにより、冷却の際の破損を防ぐことができる。
　また、温度勾配は、焼成装置の規模等を勘案するとよい。焼成装置の規模に応じて適切な温度勾配を設ければ、気孔率を高くし、あるいは気孔同士を連通させて、多孔質セラミックス焼結体の断熱性、吸音性、保水性、透水性、冷却性、植物の育成性又は通気性をより向上させることができる。
　焼成時間は、焼成温度や混合物の含水率等を勘案して決定することができ、焼成温度になっている状態の滞留時間が、下限値として、１分間以上であることが好ましく、３分間以上であることがより好ましく、４分間以上であることがさらに好ましく、６．５分間以上であることが特に好ましい。上限値として、１２０分間以下であることが好ましく、６０分間以下であることがより好ましく、１０分間以下であることがさらに好ましく、７．５分間以下であることが特に好ましくい。上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。より具体的には、好ましくは１～１２０分間、より好ましくは３～６０分間、さらに好ましくは４～１０分間、特に好ましくは６．５～７．５分間である。滞留時間が上記範囲内であれば、多孔質セラミックス焼結体の破損を防止しつつ、良好に焼結できる。
　本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様では、その製造の際に、発泡剤と粘土類と有機汚泥を含む混合物を用いることで、珪藻土を用いないにもかかわらず、所望する気孔を容易に形成でき、気孔率を高めることができる。これにより、本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様においては、珪藻土を用いたものと同等またはそれ以上の飽和含水率を得ることができる。
　また、多孔質セラミックス焼結体の製造において、高価な珪藻土を用いないことは、工業的には大きなメリットである。
　また、珪藻土を含む混合物を焼成して得た多孔質セラミックス焼結体においては、２００℃前後にて体積変化が起こり、焼成時または焼成後の冷却時に割れや表面欠損が生じるおそれがあった。しかしながら、本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様では、焼成時または冷却時に割れや表面欠損等の発生が抑制されているため、精密な温度管理を必要としない。そのため、多孔質セラミックス焼結体の生産性が向上する。
　また、本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様は、凍結しにくいという効果も有する。多孔質セラミックス焼結体が凍結しにくいと、凍結割れが起こりにくく、また、道路の舗装に用いた場合には、歩行者や車両が滑りにくくなる。本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様が凍結しにくいのは、本発明の多孔質セラミックス焼結体の一態様は透水性に優れ、焼結体の表面付近に水が存在しにくく、さらに、焼結体の内部では、表面張力に基づく毛細管現象等により水が対流して凍結しにくい状態になっているためと考えられる。
　以下、実施例を示して本発明の一態様を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
（使用原料）
　実施例に用いた原料は、次の通りである。
＜有機汚泥＞
　有機汚泥としては、染色工場（小松精練株式会社）の活性汚泥法による排水処理設備から凝集及び脱水工程を経て排出された活性汚泥を用いた。この活性汚泥の有機物含有量（対固形分）は８３質量％、含水率は８５質量％であった。
＜粘土類＞
　粘土類としては、蛙目粘土（岐阜県産又は愛知県産）を用いた。
＜珪藻土＞
　珪藻土としては、能登地区産の耐火煉瓦の原料で、含水率が５質量％の粉末状の珪藻土を用いた。
＜スラグ＞
　発泡剤として、鋳鉄スラグを用いた。この鋳鉄スラグは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏを主成分とするダクタイル鋳鉄スラグである。
＜高融点ガラスの粒子＞
　高融点ガラスの粒子として、液晶テレビのフラットディスプレイ用のガラスパネルの廃ガラスを粉砕し、高融点ガラスの粒子としたものを用いた。高融点ガラスの粒子は、目開き１．２ｍｍの篩を通過し、目開き０．６ｍｍの篩を通過しないもの（粒子径０．６ｍｍ超１．２ｍｍ以下）及び目開き０．６ｍｍの篩を通過したもの（粒子径０．６ｍｍ以下）を質量比で１：１で配合したものである。このガラスパネルは、溶融温度１３００℃超の無アルカリガラスであり、偏光板を備えていないものである。溶融温度は、熱重量分析（ＴＧ）と示唆熱分析（ＤＴＡ）とを測定（測定温度：室温（２５℃）～１３００℃（昇温速度：１０℃／分）、測定機器：Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌｕｓ、理学電機株式会社製）し、得られたＴＧ、ＤＴＡから常法により求めた値である。
＜炭素繊維＞
　炭素繊維として、ＰＡＮ系炭素繊維（トレカ（商標）糸　Ｔ７００ＳＣ－１２０００、東レ株式会社製）を繊維長１０ｍｍに切断したものを用いた。
（測定方法）
　本実施例における物性値は以下の方法により測定した。
＜飽和含水率＞
　かさ比重を測定したサンプル（Ｎ＝５）を水に６０分間浸漬した後、表面を上にして水からサンプルを傾けず取り出し（傾けた際にサンプルから水が流れ出すことを防ぐため）、サンプルの表面に付着している余剰水分を布で拭き、直ちに質量を測定（飽和状態質量）し、下記（２）式により求めた。
　飽和含水率（質量％）＝［（飽和状態質量－絶乾状態質量）／絶乾状態質量]×１００・・・（２）
＜曲げ強度＞（３点曲げ強度）
　ＪＩＳ　Ｒ５２０１に準拠して測定した。
＜かさ比重＞
　多孔質セラミックス焼結体を、おおよそ、１５ｃｍ（タテ）×１５ｃｍ（ヨコ）に切除したものを試験片として用い、ノギスを用いてタテ、ヨコ、厚さを測定することにより試験片の体積（ｃｍ３）を求め、さらに、その試験片の質量（ｇ）を測定した。多孔質セラミックス焼結体の質量（ｇ）］／［多孔質セラミックス焼結体の体積（ｃｍ３）］の式より、かさ比重を求めた。
＜気孔同士の連通の有無の確認＞
　多孔質セラミックス焼結体における気孔同士の連通の有無の確認は、得られた多孔質セラミックス焼結体を水に浸漬し、充分に吸水させた後に切断し、その断面を観察することで確認した。多孔質セラミックス焼結体の内部に、満遍なく水分が分布及び保水されている場合、気孔同士が連通していると判断した（表中、「Ａ」と記載）。多孔質セラミックス焼結体の内部に水分が行き渡っていない場合には、個々の気孔又は孔隙が独立しており、気孔同士が連通していない又は連通が不充分であると判断した（表中、「Ｂ」と記載）。
＜気孔の観察＞
　ミリメートルスケールの気孔は目視で観察した。マイクロメートルスケール及びナノメートルスケールの気孔は、電子顕微鏡（走査型電子顕微鏡：ＳＥＭＥＤＸ Ｔｙｐｅ Ｈ形：（株）日立サイエンスシステムズ）を用いて観察した。
＜ｐＦ値別水分量の測定＞
　各例の多孔質セラミックス焼結体の板状物について、中央部及び四角の近傍部を直径４２ｍｍ×厚み４０ｍｍの略円柱形にくり抜き、飽和含水状態にしたものを試料柱（５個）とし、この試料柱を専用のロータ治具に装着した。遠心分離機（型式：５０Ｂ－５、株式会社佐久間製作所製）に装着されたロータ（土壌用ｐＦ測定用１５Ｂ－Ｒ８）に、試料柱が装着されたロータ治具を装着し、６５０ｒｐｍ、３０分間で遠心処理をした。この際、試料柱から分離された水量をｐＦ値１．５以下の水分量とした。次いで、試料柱を１５４０ｒｐｍ、３０分間遠心処理し、試料柱から分離された水量をｐＦ値１．５超２．７以下の水分量とし、試料柱に残存した水量をｐＦ値２．７超の水分量とした。
＜熱伝導率の測定＞
　各例の多孔質セラミックス焼結体の板状物を長さ、幅、及び厚さ方向にスライスして長さ２０ｃｍ×幅２０ｃｍ×厚み２１．６ｍｍの試験体を作製し、この試験体を用い、ＪＩＳ Ａ１４１２－２－１９９９に準拠して測定した。
（実施例１）
　表１に示す配合でスラグ、有機汚泥、粘土類および水を混合して混合物を得た。具体的には、スラグと有機汚泥と粘土類をミックスマラー（新東工業株式会社製）で混合し、可塑状態の混合物を得た（混合工程）。
　次いで、得られた混合物を真空土練成形機（高浜工業株式会社製）を用い、押し出し成形し、幅６０ｃｍ、厚み２ｃｍの帯状の一次成形体を得た。この一次成形体を任意のピッチと幅で切断して、厚み２ｃｍの略正方形の平板状の成形体を得た（成形工程）。
　得られた成形体を熱風乾燥機で乾燥（１８０℃、０．５時間）し、含水率１質量％以下とした後、連続式焼結炉を用いて、焼成温度１０５０℃、焼成温度での滞留時間７分間の焼成条件にて焼成した（焼成工程）。連続式焼結炉としては、ローラーハースキルン（焼結炉の有効長：全長１５ｍ、焼結炉を各１．５ｍのゾーン１～１０に分割）を用いた。
　焼成後、焼結した成形体の４つの側面に沿って側端を切除し、幅５０ｃｍ×長さ５０ｃｍ×厚み４ｃｍの多孔質セラミックス焼結体の板状物を得た。
　得られた多孔質セラミックス焼結体の板状物を測定用にさらに切除して試験片を作成し、その試験片を用いて曲げ強度、飽和含水率、ｐＦ値別水分量、熱伝導率を測定した。測定結果を表１に示す。
　また、得られた多孔質セラミックス焼結体の板状物の断面の電子顕微鏡写真を図１、図２に示す。
　実施例１における多孔質セラミックス焼結体の板状物の断面では、孔径が１～３０ｍｍのミリメートルスケールの気孔が層状に形成されたものが確認された。気孔の厚みは１～２ｍｍ程度であった。
（比較例１）
　表１の混合物の組成に従い、珪藻土と有機汚泥と粘土類とスラグとをミックスマラーで混合して混合物を得た（混合工程）。得られた混合物を実施例１と同様にして成形体を得、焼成して、多孔質セラミックス焼結体の板状物を得た。
　得られた多孔質セラミックス焼結体の板状物について、実施例１と同様に曲げ強度、飽和含水率、ｐＦ値別水分量、熱伝導率を求めた。その結果を表１に示す。また、得られた多孔質セラミックス焼結体の板状物の断面の電子顕微鏡写真を図３に示す。
　比較例１における多孔質セラミックス焼結体の板状物の断面では、実施例１と同様に孔径が１～３０ｍｍのミリメートルスケールの気孔が層状に形成されていることが確認された。また、気孔の厚みもほぼ同等の１～２ｍｍであった。比較例１では厚さ方向の中心部がやや黒ずみ、また、やや孔径が小さく見え、外観上、３層構造に見えるものであった。
（実施例２）
　表１の混合物の組成に従い、有機汚泥と粘土類とスラグと高融点ガラスの粒子とをミックスマラーで混合して混合物を得た（混合工程）。得られた混合物を実施例１と同様にして成形体を得、焼成して、多孔質セラミックス焼結体の板状物を得た。
　得られた多孔質セラミックス焼結体の板状物について、実施例１と同様に曲げ強度、飽和含水率、ｐＦ値別水分量、熱伝導率を求めた。その結果を表１に示す。
　実施例２における多孔質セラミックス焼結体の板状物の断面では、実施例１と同様に孔径が１～３０ｍｍのミリメートルスケールの気孔が層状に形成されていることが確認された。また、気孔の厚みはほぼ同等の１～２ｍｍであったが実施例１に比べやや薄いものであった。実施例２では厚さ方向の中心部がやや黒ずみ、また、やや孔径が小さく見え、外観上、３層構造に見えるものであった。
（実施例３）
　表１の混合物の組成に従い、有機汚泥と粘土類とスラグと炭素繊維とをミックスマラーで混合して混合物を得た（混合工程）。得られた混合物を実施例１と同様にして成形体を得、焼成して、多孔質セラミックス焼結体の板状物を得た。
　得られた多孔質セラミックス焼結体の板状物について、実施例１と同様に曲げ強度、飽和含水率、ｐＦ値別水分量、熱伝導率を求めた。その結果を表１に示す。
　実施例３における多孔質セラミックス焼結体の板状物の断面では、実施例１と同様に孔径が１～３０ｍｍのミリメートルスケールの気孔が層状に形成されていることが確認された。また、気孔の厚みもほぼ同等の１～２ｍｍであった。実施例３では厚さ方向の中心部がやや黒ずみ、また、やや孔径が小さく見え、外観上、３層構造に見えるものであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　実施例１では、珪藻土を添加しないことにより、飽和含水率が低下するどころか、比較例１よりも１０％もの向上が見られた。また、かさ比重も小さく、軽いものが得られた。
また、植物の根が吸収可能とされるｐＦ値２．７以下のものもが全体の７８質量％となっており、特に植物の成長にとって好ましく有効とされるｐＦ値１．５～２．７の水分量は１５質量％となっていた。したがって、高い飽和含水率により多くの水を多孔質セラミックス焼結体に有し、さらに、その水は植物の育成に適した状態となっており、植物の育成性にも優れている。また、実施例１は、熱伝導率も低くなっていた。
　このことにより、珪藻土を添加しなくても、珪藻土と同等、また、それ以上の気孔率、飽和含水率等を有する多孔質セラミックス焼結体が安価に得られたことが確認された。
　また、電子顕微鏡写真からは、珪藻土を添加しないものは、珪藻土を添加したものに比べ、小さな気孔が多く、マイクロメートルスケールの気孔に加え、ナノメートルスケールの気孔も確認された。このことにより、珪藻土を用いずに得た多孔質セラミックス焼結体には、より小さな気孔が多数存在し、気孔率が上昇し、飽和含水率が向上したと考えられる。
　また、実施例１では、焼成時に発泡剤が発泡して形成したミリメートルスケールの気孔と、焼成時に活性汚泥が減量して形成したマイクロメートルスケールもしくはナノメートルスケールの気孔が連通していることが確認された。
　また、実施例１では比較例１に比べて曲げ強度がやや低かったが、実施例２，３のように、高融点ガラスの粒子または炭素繊維を配合することにより強度を向上させることができた。
　さらに、実施例２，３においても、実施例１と同様に、ミリメートルスケールの気孔と、焼成時に活性汚泥が減量して形成したマイクロメートルスケールもしくはナノメートルスケールの気孔が連通していることが確認された。
　本発明の多孔質セラミックス焼結体は、緑化基盤材料、水質浄化材料、調湿材料、断熱材、吸音材等に好適に利用でき、また、保水した水の潜熱を利用して温度の上昇を抑制する路面用敷設材、壁材、屋上材などにも好適であるため、産業上極めて有用である。
 

Claims (5)

  1. 　発泡剤と粘土類と有機汚泥とを含み、珪藻土を含まない混合物が成形され、焼結されて得られたことを特徴とする多孔質セラミックス焼結体。
  2. 　焼成時に発泡剤が発泡して形成された第１の気孔と、焼成時に前記有機汚泥が減量して形成された第２の気孔とが形成され、これら気孔が連通していることを特徴とする請求項１に記載の多孔質セラミックス焼結体。
  3. 　発泡剤と粘土類と有機汚泥とを含み、珪藻土を含まない混合物を成形し、９５０～１２００℃で焼成することを特徴とする多孔質セラミックス焼結体の製造方法。
  4. 　前記発泡剤がスラグであることを特徴とする、請求項３に記載の多孔質セラミックス焼結体の製造方法。
  5. 　前記有機汚泥が活性汚泥であることを特徴とする、請求項３または４に記載の多孔質セラミックス焼結体の製造方法。
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