JPH06133644A

JPH06133644A - 軽量混和材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH06133644A
Application number: JP4020245A
Authority: JP
Inventors: Akira Oguri; 陽大栗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1994-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】発泡スチロール廃棄物を有効に再利用する新た
な技術を提供することを主な目的とする。【構成】１．粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチロール粒子
１００容量部と微細連通気孔を有する粒径０．１μｍ〜
１．５mmの鉱物粒子の少なくとも１種２０〜１００容量
部とからなり、発泡スチロールと粒子鉱物とがポリマー
接着層を介して団粒構造を形成しており、見掛け比重が
０．１〜０．５であることを特徴とする軽量混和材およ
びその製造方法、ならびに２．粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチロール粒子１００容
量部、微細連通気孔を有する粒径０．１μｍ〜１．５mm
の鉱物粒子の少なくとも１種と粒径０．１μｍ〜１．５
mmの無機粉体の少なくとも１種との混合物２０〜１００
容量部（但し鉱物粒子を少なくとも３０容量％含む）か
らなり、発泡スチロール粒子、鉱物粒子および無機粉体
がポリマー接着層を介して団粒構造を形成しており、見
掛け比重が０．１〜０．７であることを特徴とする軽量
混和材およびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量混和材とその製造
方法に関する。この様な軽量混和材は、緑化植栽用、園
芸用、農業用、土木用などの土壌改良材、建築・建設資
材用混和材などとして有用である。

【０００２】

【従来技術とその問題点】発泡スチロールは、断熱材、
防音材、クッション材などとして広く使用されている。
その結果、廃棄物としての生成量も大量に上っている
が、その回収および再利用は、極めて限られている。即
ち、従来からも、壁材として、或いは再生原料として再
利用はされているが、その量は極く僅かである。これ
は、極めて軽量であるため、嵩高で且つ飛散しやすいこ
と、静電気を帯びやすいことなどの発泡スチロール自体
の特性に主に起因している。そのため、従来、発泡スチ
ロール廃棄物は、主に焼却処分或いは埋立て処分されて
いるが、焼却時の高温発生による焼却炉の破損、嵩高で
あるための埋立ての困難さなどが大きな問題点となって
おり、従来の処理法のみでは、対処し難い事態にまでい
たっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発泡スチロ
ール廃棄物を有効に再利用する新たな技術を提供するこ
とを主な目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、発泡スチロ
ール廃棄物の粒子を微細連通気孔を有する無機鉱物粒子
とともに特定の条件下に処理するすることにより、従来
困難であった発泡スチロール粒子を被覆することに成功
し、その結果、種々の用途に使用し得る軽量混和材が得
られることを見出した。

【０００５】さらに、本発明者は、上記の無機鉱物粒子
の一部を産業廃棄物として生成する無機粉体により代替
する場合にも、上記と同様な効果を達成し得ることを見
出した。

【０００６】すなわち、本発明は、下記の軽量混和材お
よびその製造方法を提供するものである：１．粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチロール粒子１００容
量部と微細連通気孔を有する粒径０．１μｍ〜１．５mm
の鉱物粒子の少なくとも１種２０〜１００容量部とから
なり、発泡スチロールと粒子鉱物とがポリマー接着層を
介して団粒構造を形成しており、見掛け比重が０．１〜
０．５であることを特徴とする軽量混和材。

【０００７】２．（１）粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチ
ロール粒子にポリマーエマルジョン系接着剤を加えて混
合攪拌する工程、（２）次いで、（１）で得られた発泡
スチロール粒子１００容量部に対し微細連通気孔を有す
る粒径０．１μｍ〜１．５mmの鉱物粒子の少なくとも１
種を２０〜１００容量部の割合で添加して混合攪拌する
工程、（３）上記（２）で得られた混合物を造粒する工
程、および（４）造粒物を乾燥する工程を備えたことを
特徴とする団粒構造を有する軽量混和材の製造方法。

【０００８】３．粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチロール
粒子１００容量部、微細連通気孔を有する粒径０．１μ
ｍ〜１．５mmの鉱物粒子の少なくとも１種と粒径０．１
μｍ〜１．５mmの無機粉体の少なくとも１種との混合物
２０〜１００容量部（但し鉱物粒子を少なくとも３０容
量％含む）からなり、発泡スチロール粒子、鉱物粒子お
よび無機粉体がポリマー接着層を介して団粒構造を形成
しており、見掛け比重が０．１〜０．７であることを特
徴とする軽量混和材。

【０００９】４．（１）粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチ
ロール粒子にポリマーエマルジョン系接着剤を加えて混
合攪拌する工程、（２）次いで、（１）で得られた発泡
スチロール粒子１００容量部に対し微細連通気孔を有す
る粒径０．１μｍ〜１．５mmの鉱物粒子の少なくとも１
種と粒径０．１μｍ〜１．５mmの無機粉体の少なくとも
１種との混合物を２０〜１００容量部（但し鉱物粒子を
少なくとも３０容量％含む）の割合で添加して混合攪拌
する工程、（３）上記（２）で得られた混合物を造粒す
る工程、および（４）造粒物を乾燥する工程を備えたこ
とを特徴とする団粒構造を有する軽量混和材の製造方
法。

【００１０】本発明による軽量混和材は、発泡スチロー
ル単独または微細連通気孔を有する鉱物粒子単独では、
発揮されることのない特異な相乗的効果を発揮する。例
えば、土壌と混合使用する場合には、緑化植栽用、園芸
用、土木用などの土壌改良材としての効果を発揮する。
また、本発明による軽量混和材は、それ自体としても、
土壌代替物としての効果を発揮する。さらに、本発明に
よる軽量混和材を建築・建設資材用混和材として使用す
る場合には、軽量化材、保温・断熱材などとしての効果
を発揮する。

【００１１】以下に請求項１および２に記載の発明（以
下本願第１発明という）および請求項３および４に記載
の発明（以下本願第２発明という）についてそれぞれ詳
細に説明する。また、両発明に共通する事項について説
明する場合には、単に本発明という場合がある。

【００１２】１本願第１発明本発明で使用する発泡スチロール粒子は、使用済みの廃
棄物のみならず、新規な製品であっても良いが、廃棄物
の有効利用という本発明の趣旨からは、廃棄物を使用す
ることが好ましい。スチロール粒子の発泡倍率は、特に
限定されるものではないが、通常３０〜５０倍程度のも
のを使用する。粒径は、用途などに応じて選択される
が、通常１μｍ〜１０mm程度である。発泡スチロール粒
子は、主として軽量化、弾力性付与、保温断熱性向上な
どの効果を軽量混和材に与える。

【００１３】本発明で使用する微細連通気孔を有する鉱
物粒子としては、ゼオライト、珪藻土、パーライト、バ
ーミキュライトなどが挙げられる。鉱物粒子の粒径は、
０．１μｍ〜１．５mm程度であることが好ましく、その
比表面積は、５０００〜５００００ｃｍ²／ｇ程度であ
ることが好ましい。鉱物粒子の粒径が、０．１μｍ未満
である場合には、軽量混和材の団粒構造から鉱物粒子が
脱落しやすくなるのに対し、１．５mmを上回る場合に
は、スチロール粒子との接着が十分でなくなる。鉱物粒
子の中では、発泡スチロール粒子の接着被覆力、造粒性
などの点で、上記の数値規定を満足する天然および人工
のゼオライトがより好ましい。上記の数値規定を満足す
る限り、ゼオライトの組成は、特に限定されない。鉱物
粒子は、その微細連通気孔の故に、優れた通気性、吸水
性、吸着性、脱臭力などを軽量混和材に付与する。ま
た、軽量混和材を土壌改良材として使用する場合には、
その大きな塩基置換容量により、土壌中で肥効調整、ｐ
Ｈ調整などの機能をも発揮する。さらに、鉱物粒子は、
スチロール粒子の帯電性を低下させることにより、その
取扱いを容易とするとともに、軽量混和材の見掛け比重
を増大させて、その飛散を抑制する効果もある。

【００１４】本願第１発明において、発泡スチロール粒
子１００容量部に対する微細連通気孔を有する鉱物粒子
の配合量は、軽量混和材の使用分野、発泡スチロール粒
子および鉱物粒子自体の粒径などにより異なるが、通常
２０〜１００容量部程度である。発泡スチロール粒子１
００容量部に対する微細連通気孔を有する鉱物粒子の配
合量が２０容量部を下回る場合には、スチロール粒子表
面の被覆が不十分となり、その添加による効果が十分に
達成されない。一方、鉱物粒子の配合量が１００容量部
を上回る場合には、軽量混和材粒子が異常に大きくなっ
たり、或いは鉱物粒子の脱落を生じたりするので、好ま
しくない。

【００１５】本願第１発明による軽量混和材は、以下の
様にして製造することができる。まず、所定粒度の発泡
スチロール粒子にポリマーエマルジョン系接着剤を加
え、発泡スチロール粒子表面に接着剤が十分塗布される
まで攪拌混合する。次いで、この混合物を攪拌しつつ、
所定量の微細連通気孔を有する鉱物粒子を添加し、さら
に均一に混合した後、造粒し、乾燥することにより、所
望の軽量混和材を得る。ポリマーエマルジョン系接着剤
としては、公知のものが使用できる。例えば、そのポリ
マー成分としては、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル−アク
リル酸共重合体、ポリアクリル酸エステル（ポリアクリ
ルアマイドなど）、スチレン−アクリル酸共重合体、エ
チレン−マレイン酸共重合体などが挙げられる。ポリマ
ーエマルジョン系接着剤中のポリマー成分濃度は、特に
限定されるものではないが、通常５〜４０重量％程度で
ある。この濃度が低すぎる場合には、接着が不十分とな
って、軽量混和材の強度が崩壊しやすくなるのに対し、
濃度が高すぎる場合には、攪拌混合が困難となったり、
或いは発泡スチロール粒子および鉱物粒子の表面が強力
な被膜で覆われて、両粒子の特性が失われてしまう。発
泡スチロール粒子１００容量部に対する接着剤の使用量
は、軽量混和材の使用分野、発泡スチロール粒子および
鉱物粒子自体の粒径などにより異なるが、通常１０〜５
０容量部程度の範囲内にある。発泡スチロール粒子１０
０容量部に対する接着剤の使用量が、１０容量部未満の
場合には、軽量混和材の強度が不十分となるのに対し、
５０容量部を上回る場合には、造粒が困難となり、また
厚い被膜が微細連通気孔を有する鉱物粒子の表面を厚く
覆って、所望の特性が得られなくなる。

【００１６】本願第１発明による軽量混和材の粒径は、
用途などにより異なり、特に限定されないが、通常１〜
１２mm程度の範囲内にある。また、その見掛け比重は、
無機鉱物の種類および配合割合により、０．１〜０．５
程度の範囲内で調整することができる。また、そのｐＨ
（軽量混和材１００容量部と水１００容量部とを１０分
間混合攪拌した後、濾液のｐＨを測定する）は、無機鉱
物の種類により、５〜９の範囲に調整することができ
る。また、軽量混和材の色調は、鉱物粒子の色調により
ほぼ定まるが、必要ならば、白色の無機物、例えば寒水
石（白色石灰石）を添加したり、さらに少量の顔料を配
合することにより、調整することが可能である。また、
土壌改良効果をより一層改善するためには、肥料、有機
質などを配合したり、吸水能をより改善するために、ポ
リビニルアルコールを添加することもできる。

【００１７】２本願第２発明本願第２発明は、微細連通気孔を有する鉱物粒子２０〜
１００容量部に代えて、微細連通気孔を有する鉱物粒子
の少なくとも１種と無機粉体の少なくとも１種との混合
物２０〜１００容量部を使用する点を除けば、本願第１
発明と実質的に変わるところはない。

【００１８】本願第２発明で使用する無機粉体として
は、石灰石、タルク、珪石、粘土、酸性白土などの天然
鉱物、石炭灰、高炉滓、鉄粉、コンクリートなどの無機
廃棄物粉体が例示される。上記の天然鉱物も、製品製造
乃至加工後の廃棄物として得られる場合が多い。無機粉
体の粒径は、鉱物粒子の場合と同様な理由により、０．
１μｍ〜１．５mm程度であることが好ましい。

【００１９】微細連通気孔を有する鉱物粒子の少なくと
も１種と無機粉体の少なくとも１種との混合物２０〜１
００容量部中には、鉱物粒子を少なくとも３０容量％含
むことが好ましく、鉱物粒子を３０〜９０容量％含むこ
とがより好ましい。微細連通気孔を有する鉱物粒子の割
合が３０容量％を下回る場合には、鉱物粒子の使用によ
る造粒効果、製品特性などが達成されなくなる。また、
鉱物粒子の割合が９０容量％を上回る場合には、本願第
１発明とほぼ同様のものとなり、無機系の廃棄物を有効
利用するという本願第２発明の目的の一つが十分に達成
されない。

【００２０】本願第２発明による軽量混和材も、本願第
１発明におけると同様にして製造され、本願第１発明に
よる軽量混和材と同様の性状を呈する。

【００２１】本発明による軽量混和材は、通常の土壌に
おける団粒構造に類似した構造を有している。即ち、単
一の一次粒子としての発泡スチロール粒子および微細連
通気孔を有する鉱物粒子、或いは発泡スチロール粒子、
微細連通気孔を有する鉱物粒子および無機粉体がポリマ
ー接着層を介して二次粒子を形成し、さらにこれらの二
次粒子がポリマー接着層を介して或いはさらに凝集力に
より団粒を形成している。その結果、本発明による軽量
混和材は、鉱物粒子に由来する微細連通気孔のみなら
ず、各一次粒子間の孔隙による気孔および二次粒子間の
孔隙による気孔をも有している。従って、本発明の軽量
混和材は、優れた保温性、断熱性、保水性、排水性、通
気性、徐放性などを発揮する。

【００２２】

【発明の効果】本発明による軽量混和材は、下記のよう
な効果を発揮する。

【００２３】（イ）土壌改良材乃至土壌代替物として使
用する場合には、その軽量性の故に、植木鉢の運搬、屋
上スペースの緑化などを容易に行なうことができる。

【００２４】また、その優れた断熱性の故に、土壌の急
激な温度変化を抑制して、植物の高温または低温におけ
る枯死を防止し、且つ成長を助長する。

【００２５】（ロ）土壌改良材として使用する場合に
は、発泡スチロール自体の弾性および吸水状態での被覆
層の弾性により、長期にわたり土壌全体に弾力性を付与
する。

【００２６】（ハ）鉱物粒子に由来する微細連通気孔、
各一次粒子間の孔隙気孔および二次粒子間の孔隙気孔か
らなる特異な気孔構成を有しているので、土壌改良材乃
至土壌代替物として使用する場合には、優れた保水性、
排水性、保温性、通気性などを発揮する。その結果、植
物の根の末端まで十分な酸素と水分が供給されるので、
植物の立枯れ、根腐れなどが防止され、植物の成長が促
進される。

【００２７】また、ハウス栽培においては、その優れた
保温断熱性および排水性の故に、放熱を押えて暖房費を
低減させ、また排水を促進して病虫害の発生を防止す
る。

【００２８】さらに、本発明による軽量混和材を単独で
或いは土壌と混合して各種のグランド、ゴルフ場、造成
地などの下層土壌として使用する場合には、排水性が著
るしく改善される。

【００２９】（ニ）化学肥料、農薬などの多用で劣化し
た土壌の活力を回復させる。

【００３０】（ホ）微細連通気孔を有する鉱物粒子が、
肥料を吸着するので、肥料の流出を防いで長期にわたる
肥効を保証し、過剰に施された肥料による弊害を防止す
る。

【００３１】（ヘ）微細連通気孔を有する鉱物粒子が、
土壌中で発生する硫化水素、アンモニアなどの有毒ガス
を吸着除去する。

【００３２】（ト）高い塩基置換能力を有する鉱物粒子
に置換保持されている塩基が、酸性化した土壌を中和す
る。

【００３３】（チ）セメント、石膏などの建築・建設資
材に混合して壁材、床材などとして使用する場合には、
防音効果、結露防止効果などが達成される。また、建造
物を軽量化することができるので、建設コストを低減す
ることができる。

【００３４】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明確にする。

【００３５】実施例１粒径０．１〜４mmに破砕された使用済み発泡スチロール
粒子１０００容量部に濃度１５重量％のポリ酢酸ビニル
エマルジョン（商標“ポリゾール１３１０”、昭和高分
子株式会社製）２００容量部を加え、十分に攪拌混合し
た。次いで、生成した混合物に攪拌下に粒径１０μｍ〜
０．６mmの天然ゼオライト３５０容量部を加えた後、攪
拌混合し、造粒し、乾燥することにより、本発明による
軽量混和材を得た。得られた軽量混和材の性状は下記の
通りであった。

【００３６】粒径２〜５mm 見掛の比重約０．２ｐＨ６．５〜７．５色調淡いベージュ実施例２粒径０．１〜４mmに破砕された使用済み発泡スチロール
粒子１０００容量部に濃度１５重量％のポリ酢酸ビニル
エマルジョン（商標“ポリゾール１３１０”、昭和高分
子株式会社製）３００容量部を加え、十分に攪拌混合し
た。次いで、生成した混合物に攪拌下に粒径１０μｍ〜
０．６mmの天然ゼオライト３００容量部と粒径１〜１５
０μｍの石炭灰廃棄物３４０容量部との混合物を加えた
後、攪拌混合し、造粒し、乾燥することにより、本発明
による軽量混和材を得た。得られた軽量混和材の性状は
下記の通りであった。

【００３７】粒径２〜７mm 見掛の比重約０．３ｐＨ６．５〜７．５色調灰色実施例３粒径０．１〜４mmに破砕された使用済み発泡スチロール
粒子１０００容量部に濃度２５重量％のポリ酢酸ビニル
エマルジョン（商標“ポリゾール１３１０”、昭和高分
子株式会社製）２５０容量部を加え、十分に攪拌混合し
た。次いで、生成した混合物に攪拌下に粒径１０μｍ〜
０．６mmの天然ゼオライト３００容量部と粒径１０〜３
００μｍの酸化鉄廃棄物１５０容量部との混合物を加え
た後、攪拌混合し、造粒し、乾燥することにより、本発
明による軽量混和材を得た。得られた軽量混和材の性状
は下記の通りであった。

【００３８】粒径２〜６mm 見掛の比重約０．５ｐＨ６．５〜７．０色調赤茶色試験例１実施例１〜３でそれぞれ得た軽量混和材（それぞれを試
料１，２，３とする）および含水率２０％、ｐＨ５．５
（測定方法は、前記の通り）、見掛比重１．２の土壌を
篩目３mmで篩分けしたもの（試料４とする）を使用し
て、各種の試験を行なった。即ち、試料４に試料１〜３
のいずれかを所定の割合で混合し、以下の要領で混合土
壌の見掛比重、ｐＨ、保温断熱性および通水性を調べ
た。

【００３９】（Ａ）見掛比重まず、容量１０００ccのプラスチック製円筒容器に試料
１〜３のいずれかを所定の割合で含む混合土壌を容器上
縁まで振動下に充填した後、総重量を計り、容器重量を
差し引いて、見掛重量を算出した。結果を図１に示す。
図１において、横軸は、各混合物中の試料１〜３の混合
比を示し、各線図に付した番号は、試料１〜３に対応す
る。

【００４０】図１から明らかな様に、本発明による軽量
混和材の混合割合を調整することにより、混合土壌の見
掛比重を変化させることができる。

【００４１】（Ｂ）ｐＨ測定試料１または２を含む混合土壌１００ccに純水１００cc
を加え、１０分間混合攪拌した後、濾過し、濾液のｐＨ
を測定した。結果を図２に示す。図２においても、横軸
は、各混合物中の試料１〜２の混合比を示し、各線図に
付した番号は、試料１〜２に対応する。

【００４２】図２から明らかな様に、本発明による軽量
混和材の混合割合を調整することにより、混合土壌のｐ
Ｈを変化させることができる。

【００４３】（Ｃ）保温断熱性試料１を５０％含む混合土壌（試料５とする）と試料４
について、以下の測定を行なった。

【００４４】所定の土壌をプラスチック製の５号鉢の上
縁まで充填し、その中心に先端が位置する様に熱電対を
セットした後、恒温容器内で２０℃になるまで放置し
た。次いで、これを５℃にセットした他の恒温容器に入
れ、放置して、１時間毎に土中温度を測定した。結果を
図３に示す。

【００４５】図３に示す結果から、本発明による軽量混
和材の優れた保温断熱効果が明らかである。

【００４６】（Ｄ）通水性下部に通水孔を有するプラスチック製円筒容器（内径５
cm，長さ１m ）に試料２を種々の割合で含む混合土壌を
それぞれ下部から８０cmの高さまで振動下に充填した。

【００４７】この状態で上部に絶えず水が溜るように注
水し、注水開始から底部からの漏水が始まるまでの時間
（秒）を測定した。結果を図４に示す。

【００４８】図４に示す結果から、本発明軽量混和材の
優れた通水性が明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願実施例において得られた３種の軽量混和材
を含む混合土壌において、混合比と見掛比重との関係を
示すグラフである。

【図２】本願実施例において得られた２種の軽量混和材
を含む混合土壌において、混合比とｐＨとの関係を示す
グラフである。

【図３】自然土壌と本願実施例において得られた軽量混
和材を含む混合土壌の保温断熱性を示すグラフである。

【図４】自然土壌と本願実施例において得られた軽量混
和材を含む混合土壌の通水性を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチロール粒子
１００容量部と微細連通気孔を有する粒径０．１μｍ〜
１．５mmの鉱物粒子の少なくとも１種２０〜１００容量
部とからなり、発泡スチロールと鉱物粒子とがポリマー
接着層を介して団粒構造を形成しており、見掛け比重が
０．１〜０．５であることを特徴とする軽量混和材。
【請求項２】（１）粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチロー
ル粒子にエマルジョン系ポリマー接着剤を加えて混合攪
拌する工程、（２）次いで、（１）で得られた混合物に
発泡スチロール粒子１００容量部に対し微細連通気孔を
有する粒径０．１μｍ〜１．５mmの鉱物粒子の少なくと
も１種を２０〜１００容量部の割合で添加して混合攪拌
する工程、（３）上記（２）で得られた混合物を造粒す
る工程、および（４）造粒物を乾燥する工程を備えたこ
とを特徴とする団粒構造を有する軽量混和材の製造方
法。
【請求項３】粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチロール粒
子１００容量部、微細連通気孔を有する粒径０．１μｍ
〜１．５mmの鉱物粒子の少なくとも１種と粒径０．１μ
ｍ〜１．５mmの無機粉体の少なくとも１種との混合物２
０〜１００容量部（但し鉱物粒子を少なくとも３０容量
％含む）からなり、発泡スチロール粒子、鉱物粒子およ
び無機粉体がポリマー接着層を介して団粒構造を形成し
ており、見掛け比重が０．１〜０．７であることを特徴
とする軽量混和材。
【請求項４】（１）粒径１μｍ〜１０mmの発泡スチロー
ル粒子にエマルジョン系ポリマー接着剤を加えて混合攪
拌する工程、（２）次いで、（１）で得られた発泡スチ
ロール粒子１００容量部に対し微細連通気孔を有する粒
径０．１μｍ〜１．５mmの鉱物粒子の少なくとも１種と
粒径０．１μｍ〜１．５mmの無機粉体の少なくとも１種
との混合物を２０〜１００容量部（但し鉱物粒子を少な
くとも３０容量％含む）の割合で添加して混合攪拌する
工程、（３）上記（２）で得られた混合物を造粒する工
程、および（４）造粒物を乾燥する工程を備えたことを
特徴とする団粒構造を有する軽量混和材の製造方法。