廃棄物由来着色骨材の製造方法
【課題】廃棄物から生じる骨材の製品化収率を向上させ、その用途の拡大を図ること。また廃棄物の再利用により、廃棄物問題の解消に寄与すること。
【解決手段】原料を酸化剤により表面処理し原料表面にプロトン電荷を与えて化学的に活性化した後、着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する。これにより原料表面は、反応性のあるプロトン電荷と着色剤のもつ官能基[−Ｏ−Ｈ]が反応し強固なエーテル結合[−Ｏ−]となる。よって原料への着色が強固になり退色し難くなるとともに、着色自由度が拡大する。これにより、廃棄物から生ずる骨材の製品化収率を向上させ、その用途の拡大を図ることができる。また廃棄物の再利用により、廃棄物問題の解消に寄与することができる。
【解決手段】原料を酸化剤により表面処理し原料表面にプロトン電荷を与えて化学的に活性化した後、着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する。これにより原料表面は、反応性のあるプロトン電荷と着色剤のもつ官能基[−Ｏ−Ｈ]が反応し強固なエーテル結合[−Ｏ−]となる。よって原料への着色が強固になり退色し難くなるとともに、着色自由度が拡大する。これにより、廃棄物から生ずる骨材の製品化収率を向上させ、その用途の拡大を図ることができる。また廃棄物の再利用により、廃棄物問題の解消に寄与することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ焼却灰から生じる溶融スラグといった一般廃棄物、あるいは鉄鋼製造
過程において生じるスラグといった産業廃棄物の処理に関し、これら溶融スラグ又はスラ
グを原料とする着色骨材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ごみ焼却灰から生じる溶融スラグあるいは鉄鋼製造過程において生じるスラグを
原料とする骨材は、着色処理に用いる顔料が酸化チタンであることから、単色にしか着色することができなかった。
【０００３】
他の着色原料として、硅砂、マイカ、寒水石、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、アロフェン、カオリン、タルク、モンモリロナイト、バーミキュライト、パーライト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、珪藻土、ポリエチレン樹脂ビーズ、ポリメタクリル酸メチル樹脂ビーズを用いる方法があるが、これらはいずれも自然から採取するため自然破壊につながり、また粉砕において粉塵が発生することにより作業環境の悪化をもたらす。
【０００４】
自然破壊と作業環境の悪化という点では酸化チタンを用いる方法も同様である。
【特許文献１】特開２００４−１５５８１５
【特許文献２】特開２００４−１４９７７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記したような背景技術を鑑みてなされたものであって、着色される骨材の着色自由度を拡大すること、廃棄物から生じる骨材の製品化収率を向上させること、及び／又は、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、廃棄物の再利用により、廃棄物問題の解消に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に酸化剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
【０００８】
請求項２に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、酸化剤が、有機酸を含む。
【０００９】
請求項３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に前処理剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
【００１０】
請求項４に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、前処理剤が、有機リン酸化合物を含む。
【００１１】
請求項５に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、原料が、溶融スラグを含む。
【００１２】
請求項６に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、原料が、スラグを含む。
【００１３】
請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜６のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、接着剤を含む。
【００１４】
請求項８に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、接着剤が、溶剤樹脂系接着剤を含む。
【００１５】
請求項９に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、接着剤が、水性樹脂系接着剤を含む。
【００１６】
請求項１０に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜９のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、有機質顔料を含む。
【００１７】
請求項１１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜１０のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、無機質顔料を含む。
【００１８】
請求項１２に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜１１のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法の、所定の加熱温度が、約２０℃以上約３００℃以下である。
【００１９】
請求項１３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜１２のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法の、所定の加熱時間が、３秒以上６０分以下である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、原料を酸化剤により表面処理し、原料表面にプロトン電荷を与えて化学的に活性化した後、着色剤を添加し着色する、と考えられる。
【００２１】
本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料表面の、反応性のあるプロトン電荷と、着色剤のもつ官能基[−Ｏ−Ｈ]とが反応し、強固なエーテル結合[−Ｏ−]となる。
【００２２】
この結果、本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料への着色剤の着色が強固になり、退色し難い、という特有の効果を奏する。
【００２３】
且つ、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、着色自由度が拡大するので、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができる。
【００２４】
のみならず、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料として、例えば、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物を用いて、付加価値の高い、廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物の回収率を向上させることができ、また、廃棄物由来着色骨材としての、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物の用途の拡大が図れる。
【００２５】
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物由来着色骨材自体の用途の拡大を図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料を前処理剤（より特定的には、有機リン酸化合物）により表面処理し、前処理剤（より特定的には、有機リン酸化合物）が原料（例えば、スラグ及び／又は溶融スラグ）の表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)を著しく改善する、と考えられる。
【００２７】
この結果、本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料への着色剤の着色が強固になり、退色し難い、という特有の効果を奏する。
【００２８】
且つ、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、着色自由度が拡大するので、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができる。
【００２９】
のみならず、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料として、例えば、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物を用いて、付加価値の高い、廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物の回収率を向上させることができ、また、廃棄物由来着色骨材としての、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物の用途の拡大が図れる。
【００３０】
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物由来着色骨材自体の用途の拡大を図ることができる。
【００３１】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグ及び／又は溶融スラグといった廃棄物の再利用ができるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を図面を参照しながら更に詳しく説明する。
【００３３】
本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に酸化剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
【００３４】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に前処理剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
【００３５】
原料は、ごみ焼却灰等の一般廃棄物から生じる溶融スラグであってもよく、産業廃棄物、例えば、鉄鋼製造過程において生じるスラグであってもよく、又、これらの双方であってもよい。
【００３６】
酸化剤（「酸化物」、以下、単に、「酸化剤」という。）を用いる場合にあっては、酸化剤としては、例えば、リン酸、酢酸、リンゴ酸、クエン酸、アスコルビンサン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸といった有機酸を用いる。
【００３７】
また、前処理剤を用いる場合にあっては、前処理剤としては、有機リン酸化合物を用いる。
【００３８】
有機リン酸化合物としては、例えば、リン酸、ポリリン酸、メチレンホスホン酸、アミノメチレンホスホン酸、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸、及び、２〜６個の結合リン酸を有するミオイノシトールエステルなどのフィチン酸誘導体を挙げることができ、特に以下の場合に限定されることはないが、特に好ましくは、アミノ基含有ホスホン酸及びフィチン酸である。
【００３９】
着色剤は、有機質顔料及び／又は無機質顔料を含む。
【００４０】
有機質顔料としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アゾキレート系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ジケトピロロピール系顔料、フタロシアニン系顔料、インジゴ系顔料、ペリノン系顔料、ジオキサン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料等を挙げることができる。
【００４１】
また、無機顔料としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、赤色酸化鉄（弁柄）、カーボンブラック、酸化クロム、モリブデンレッド、コバルトブルー、マンガンバイオレット、紺青、群青等を挙げることができる。
【００４２】
また、着色剤には、接着剤を含有するようにすることが、望ましい。
【００４３】
接着剤としては、溶剤樹脂系接着剤であってもよく、水性樹脂系接着剤であってもよい。
溶剤樹脂系接着剤としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂，ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂等を挙げることができる。
【００４４】
水性樹脂系接着剤としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アクリルスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。
【００４５】
所定の加熱温度は、酸化剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約２０℃以上約１８０℃以下にすることが好ましい。
【００４６】
また、所定の加熱温度は、前処理剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約２０℃以上３００℃以下にすることが好ましい。
【００４７】
所定の加熱時間は、酸化剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約３秒以上３０分以下にすることが好ましい。
【００４８】
また、所定の加熱時間は、前処理剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約３秒以上６０分以下にすることが好ましい。
【００４９】
次に、図１を参照しながら、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法の一例の反応工程を説明する。
【００５０】
まず、原料として、例えば、スラグを用いる（Ｓ１）。
【００５１】
これに、酸化剤を混合すると表面が化学処理され（Ｓ２）、[化１]に示すように、酸化剤の有するプロトンイオンＨ＋が原料表面からマイナスイオンを取り去って酸化し、原料表面にプロトン電荷Ｏ＋が付与される（Ｓ３）。
【００５２】
【化１】
次いで、この状態で着色剤が添加される（Ｓ４）。
【００５３】
この結果、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料への着色剤の着色が強固になり退色し難くなるとともに、着色自由度が拡大する。
【００５４】
図２に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って製造した廃棄物由来着色骨材（以下、「本発明実施品１」という。）と、従来品との、退色性の比較試験の結果を示す。
【００５５】
従来品は、スラグに着色原料を混合して着色したものである。
【００５６】
図２から明らかなように、本発明実施品１は、従来品に比し、３０００時間後の色差において、約３倍の耐色性がある、ということが明らかになった。
【００５７】
即ち、本発明実施品１は、従来品に比べ、耐久性が、より優れている、という効果がある。
【００５８】
また、図３に、本発明実施品１と、従来品との、隠蔽率の比較試験の結果を示す。
【００５９】
ここで、供試片１は、本発明実施品１であり、原料が、スラグである。
【００６０】
一方、供試片２、供試片３及び供試片４は、比較例であり、順に、原料として、［寒水石］、［珪砂］、［砕石］を用いている。
【００６１】
また、供試片１、供試片２、供試片３及び供試片４の各々では、いずれも着色剤の原料として、カーボンブラックを使用し、また、接着剤として、水性アクリルを使用している。
【００６２】
図３の結果から、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って、原料の表面を酸化剤を用いて、表面処理をした場合は、原料が、スラグであっても、着色効果の点において、従来の原料である、［寒水石］、［珪砂］、［砕石］と実質上同一である、ということが明らかになった。
【００６３】
即ち、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、廃棄物由来の原料（例えば、スラグや、溶融スラグ）であっても、着色することができ、しかも、その着色は、上記したように、エーテル結合[−Ｏ−]により強固なものであるから、着色自由度が、例えば、白色、黒色、赤色、黄色、青色、緑色等に拡大される。
【００６４】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料表面への着色剤の着色むらが皆無に近くなり、製品化収率を向上させるので、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることができる。
【００６５】
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグや、溶融スラグといった、廃棄物を再利用できるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。
【実施例１】
【００６６】
原料として、溶融スラグを用いた。
【００６７】
この溶融スラグの成分は、ＳｉＯ２が３０重量％以上４０重量％以下の範囲、Ａｌ２Ｏ３が１０重量％以上２０重量％以下の範囲、ＣａＯが２０重量％以上３０重量％以下の範囲、Ｆｅ２Ｏ３が１０重量％以上２０重量％以下の範囲、Ｎａ２Ｏが１重量％以上５重量％以下、ＭｇＯが１重量％以上５重量％以下の範囲、Ｋ２Ｏが１重量％以上５重量％以下の範囲、及び、その他の成分が１重量％以上５重量％以下の範囲であった。
【００６８】
次に、この原料に、まず、酸化剤を混合し、次いで、着色剤（この例では、キナクリドンレッド顔料と水性アクリル樹脂とを用いた。キナクリドンレッド顔料と水性アクリル樹脂の配合割合は、重量比では、キナクリドンレッド顔料：水性アクリル樹脂を、１：９としたものを用いた。）を添加した。
【００６９】
各材の構成比は、原料（溶融スラグ）が８７重量部に対し、酸化剤が３重量部、また、着色剤が１０重量部であった。
【００７０】
次に、この材料を、表１に示す条件（加熱時間、加熱温度）にて、試験した。
【００７１】
【表１】
表１中、「○」は、着色効果が有ること（「有」）を、また、「×」は、着色効果が無いこと（「無」）を示す。
「着色効果」は、温水試験を行うことにより原料表面の造膜の有無を評価した。
温水試験は、試料を投入し、水を入れた試験管を、沸騰水中に、１０分間入れて、原料表面の着色造膜を剥離するか否かをみた。
【００７２】
また、表１中、「Ａ」は接着剤が水性エポキシ樹脂であり、「Ｂ」は接着剤がウレタン樹脂であり、「Ｃ」は接着剤がアクリル樹脂であり、また、「Ｄ」は接着剤が酢酸ビニル樹脂の場合を示している。
【００７３】
表１の結果から、加熱時間が３秒のときは、加熱温度が１４０℃以上１８０℃以下の範囲において、着色効果が「有」である、ということが明らかになった。
【００７４】
また、表１の結果から、加熱時間が１分のときは、加熱温度が１２０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が５分のときは、加熱温度が９０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が１０分のときは、加熱温度が６０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が１５分のときは、加熱温度が６０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が２０分のときは、加熱温度が５０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が２５分のときは、加熱温度が３０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、また、加熱時間が３０分のときは、加熱温度が２０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。
【００７５】
次に、表２に、酸化剤と着色剤の配合比を変えた場合の原料に対する着色効果を示す。
【００７６】
【表２】
表２中、「○」は、着色効果が有ることを、また、「×」は、着色効果が無いことを示す。
【００７７】
表２の結果より、酸化剤の原料に対する配合比は、０．５重量％以上１２重量％以下の範囲とするのが好ましい、ということが明らかになった。
【００７８】
また、表２の結果より、着色剤の原料に対する配合比は、０．０重量％乃至３．６重量％とするのが好ましい、ということが明らかになった。
【００７９】
なお、着色剤の原料に対する配合比が、０重量％の場合は、原料に、スラグ固有の色が着く。
【００８０】
次に、図４を用いて、本発明による廃棄物由来着色骨材の製造方法の他の一例としての反応工程を説明する。
【００８１】
まず、原料として、例えば、スラグを用いる。
【００８２】
これに、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物）を混合すると、図４に示すように、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物）が、スラグ表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)をいちじるしく改善するものと考えられる。
【００８３】
次に、このことを、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物）として、ニトリロトリスメチレンスルホン酸を用いた場合を[化２]に示す。
【００８４】
【化２】
次いで、この状態で着色剤が添加される。
【００８５】
図４及び[化２]から明らかなように、前処理剤を用いると、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物）が、スラグ表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)が著しく改善するものと考えられる。
【００８６】
この結果、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料への着色剤の着色が強固になり退色し難くなるとともに、着色自由度が拡大する。
【００８７】
図５に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って製造した廃棄物由来着色骨材（以下、「本発明実施品２」という。）と、従来品との、退色性の比較試験の結果を示す。
【００８８】
従来品は、スラグに着色原料を混合して着色したものである。
本発明実施品２は、従来品に比し、３０００時間後の色差において、約３倍の耐色性がある、ということが明らかになった。
【００８９】
即ち、本発明実施品２は、従来品に比べ、耐久性が、より優れている、という効果がある。
【００９０】
また、図６に、本発明実施品２と、従来品との、隠蔽率の比較試験の結果を示す。
【００９１】
ここで、供試片５は、本発明による廃棄物由来着色骨材であり、原料がスラグである。
【００９２】
一方、供試片６、供試片７及び供試片８は比較例であり、順に原料が［寒水石］、［珪砂］、［砕石］を用いている。
また、供試片５、供試片６、供試片７及び供試片８の各々では、いずれも、着色剤の原料として、酸化鉄を使用し、また、接着剤として水性アクリルを使用している。
【００９３】
図６の結果から、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って、原料の表面を前処理剤を用いて、表面処理をした場合は、表面処理とした場合は、原料が、スラグであっても、着色効果の点において、従来の原料である、［寒水石］、［珪砂］、［砕石］と実質上同一である、ということが明らかになった。
【００９４】
即ち、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、廃棄物由来の原料（例えば、スラグや、溶融スラグ）であっても、着色することができ、しかも、その着色は、上記した通り、原料（例えば、スラグや、溶融スラグ）の表面の水酸基とキレート結合とにより強固であるから、着色自由度が、例えば、白色、黒色、赤色、黄色、青色、緑色等に拡大される。
【００９５】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料表面への着色剤の着色むらが皆無に近くなり、製品化収率を向上させるので、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることができる。
【００９６】
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグや、溶融スラグといった、廃棄物を再利用できるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。
【実施例２】
【００９７】
原料として、溶融スラグを用いた。
【００９８】
この溶融スラグの成分は、ＳｉＯ２が３０重量％以上４０重量％以下の範囲、Ａｌ２Ｏ３が１０重量％以上２０重量％以下の範囲、ＣａＯが２０重量％以上３０重量％以下の範囲、Ｆｅ２Ｏ３が１０重量％以上２０重量％以下の範囲、Ｎａ２Ｏが１重量％以上５重量％以下、ＭｇＯが１重量％以上５重量％以下の範囲、Ｋ２Ｏが１重量％以上５重量％以下の範囲、及び、その他の成分が１重量％以上５重量％以下の範囲であった。
【００９９】
次に、この原料に、まず、酸化剤を混合し、次いで着色剤（この例では、白色酸化チタン顔料と水性アクリル樹脂とを用いた。白色酸化チタン顔料と水性アクリル樹脂の配合割合は、重量比では、白色酸化チタン顔料：水性アクリル樹脂を、１：９としたものを用いた。）を添加した。
【０１００】
各材の構成比は、原料（溶融スラグ）が８７重量部に対し、前処理剤として、ニトリロトリスメチレンスルホン酸の５０％水溶液を５重量部を、攪拌手段（この例では、攪拌用ミキサー）を用い、８０℃で、５分間、攪拌混合した。
【０１０１】
尚、この工程においては、一般に使われている、乾式混合が利用でき、ヘンシェルミキサーやスーパーミキサーあるいはＶブレンダー等を用いることができる。
【０１０２】
次いで、以上の工程によって作製した、溶融スラグと前処理剤との混合物に、着色剤(酸化チタン)を１重量部、接着剤(水性アクリルシリコン樹脂・ポリデュレクスＧ―６２５)を９重量部、添加し、１２０℃で、１０分間、攪拌混合し、白色骨材９０重量部を得た。
【０１０３】
次に、この材料を、表３に示す条件（加熱時間、加熱温度）にて試験した。
【０１０４】
【表３】
表３中、「○」は、着色効果が有ること（「有」）を、また、「×」は、着色効果が無いこと（「無」）を示す。
【０１０５】
「着色効果」は、実施例１と同じ試験にて調べた。
【０１０６】
即ち、「着色効果」は、温水試験を行うことにより原料表面の造膜の有無を評価した。
【０１０７】
温水試験は、試料を投入し、水を入れた試験管を、沸騰水中に、１０分間入れて、原料表面の着色造膜を剥離するか否かをみた。
【０１０８】
また、表３中、「Ａ」は接着剤が水性エポキシ樹脂であり、「Ｂ」は接着剤がウレタン樹脂であり、「Ｃ」は接着剤がアクリル樹脂であり、また、「Ｄ」は接着剤が酢酸ビニル樹脂の場合を示している。
【０１０９】
表３の結果から、加熱時間が３秒のときは、加熱時間が１４０℃以上１８０℃以下の温度範囲にて、着色効果「有」である、ということが明らかになった。
【０１１０】
また、表３の結果から、加熱時間が１分のときは、加熱温度が８０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が５分のときは、加熱温度が７０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が１０分のときは、加熱温度が７０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が１５分のときは、加熱温度が７０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が２０分のときは、加熱温度が５０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が２５分のときは、加熱温度が３０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、また、加熱時間が３０分のときは、加熱温度が２０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。
【０１１１】
尚、実験により、原料に前処理剤を混合した後、約５０℃以上９０℃以下の温度で、約１分間以上１５分間以下の間、加熱処理を行った後、着色剤を添加し、その後、約２０℃以上約３００℃以下の温度範囲で、３秒間以上６０分間以下の加熱処理を行った場合も、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。
【０１１２】
次に、表４に、酸化剤と着色剤の配合比を変えた場合の原料に対する着色効果を示す。
【０１１３】
【表４】
表４中、「○」は、着色効果が有ることを、また、「×」は、着色効果が無いことを示す。
【０１１４】
表４の結果より、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量は、０．５重量％以上５重量％以下にすることが、また、１重量％以上３重量％であることが、更に、好ましいことが、明らかになった。
【０１１５】
尚、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量が０．５％未満の場合には、着色剤の接着効果が得られず、また、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量を５重量％を超える量を添加しても、着色剤の接着促進効果を更に著しくすることが期待できず、逆に、着色骨材の耐水性を低下させる、ということが、明らかになった。
【０１１６】
尚、上記した発明の実施の形態は、いずれも、本発明を説明するために用いたものであって、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されないことは、言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は、廃棄物処理乃至廃棄物の再利用に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明にかかる廃棄物由来着色骨材の製造方法の着色のメカニズムを説明する反応工程図である。
【図２】本発明にかかる廃棄物由来着色骨材と従来品とによる退色性の比較試験を示す図である。
【図３】本発明にかかる廃棄物由来着色骨材と従来品とによる隠蔽率の退色性の比較試験を示す図である。
【図４】本発明にかかる廃棄物由来着色骨材の製造方法の他の例の着色のメカニズムを説明する反応工程図である。
【図５】本発明の他の例にかかる廃棄物由来着色骨材と従来品とによる退色性の比較試験を示す図である。
【図６】本発明の他の例にかかる廃棄物由来着色骨材と従来品とによる隠蔽率の退色性の比較試験を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ焼却灰から生じる溶融スラグといった一般廃棄物、あるいは鉄鋼製造
過程において生じるスラグといった産業廃棄物の処理に関し、これら溶融スラグ又はスラ
グを原料とする着色骨材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ごみ焼却灰から生じる溶融スラグあるいは鉄鋼製造過程において生じるスラグを
原料とする骨材は、着色処理に用いる顔料が酸化チタンであることから、単色にしか着色することができなかった。
【０００３】
他の着色原料として、硅砂、マイカ、寒水石、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、アロフェン、カオリン、タルク、モンモリロナイト、バーミキュライト、パーライト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、珪藻土、ポリエチレン樹脂ビーズ、ポリメタクリル酸メチル樹脂ビーズを用いる方法があるが、これらはいずれも自然から採取するため自然破壊につながり、また粉砕において粉塵が発生することにより作業環境の悪化をもたらす。
【０００４】
自然破壊と作業環境の悪化という点では酸化チタンを用いる方法も同様である。
【特許文献１】特開２００４−１５５８１５
【特許文献２】特開２００４−１４９７７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記したような背景技術を鑑みてなされたものであって、着色される骨材の着色自由度を拡大すること、廃棄物から生じる骨材の製品化収率を向上させること、及び／又は、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、廃棄物の再利用により、廃棄物問題の解消に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に酸化剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
【０００８】
請求項２に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、酸化剤が、有機酸を含む。
【０００９】
請求項３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に前処理剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
【００１０】
請求項４に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、前処理剤が、有機リン酸化合物を含む。
【００１１】
請求項５に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、原料が、溶融スラグを含む。
【００１２】
請求項６に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、原料が、スラグを含む。
【００１３】
請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜６のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、接着剤を含む。
【００１４】
請求項８に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、接着剤が、溶剤樹脂系接着剤を含む。
【００１５】
請求項９に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、接着剤が、水性樹脂系接着剤を含む。
【００１６】
請求項１０に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜９のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、有機質顔料を含む。
【００１７】
請求項１１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜１０のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、無機質顔料を含む。
【００１８】
請求項１２に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜１１のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法の、所定の加熱温度が、約２０℃以上約３００℃以下である。
【００１９】
請求項１３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜１２のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法の、所定の加熱時間が、３秒以上６０分以下である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、原料を酸化剤により表面処理し、原料表面にプロトン電荷を与えて化学的に活性化した後、着色剤を添加し着色する、と考えられる。
【００２１】
本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料表面の、反応性のあるプロトン電荷と、着色剤のもつ官能基[−Ｏ−Ｈ]とが反応し、強固なエーテル結合[−Ｏ−]となる。
【００２２】
この結果、本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料への着色剤の着色が強固になり、退色し難い、という特有の効果を奏する。
【００２３】
且つ、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、着色自由度が拡大するので、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができる。
【００２４】
のみならず、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料として、例えば、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物を用いて、付加価値の高い、廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物の回収率を向上させることができ、また、廃棄物由来着色骨材としての、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物の用途の拡大が図れる。
【００２５】
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物由来着色骨材自体の用途の拡大を図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料を前処理剤（より特定的には、有機リン酸化合物）により表面処理し、前処理剤（より特定的には、有機リン酸化合物）が原料（例えば、スラグ及び／又は溶融スラグ）の表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)を著しく改善する、と考えられる。
【００２７】
この結果、本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料への着色剤の着色が強固になり、退色し難い、という特有の効果を奏する。
【００２８】
且つ、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、着色自由度が拡大するので、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができる。
【００２９】
のみならず、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料として、例えば、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物を用いて、付加価値の高い、廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物の回収率を向上させることができ、また、廃棄物由来着色骨材としての、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物の用途の拡大が図れる。
【００３０】
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物由来着色骨材自体の用途の拡大を図ることができる。
【００３１】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグ及び／又は溶融スラグといった廃棄物の再利用ができるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を図面を参照しながら更に詳しく説明する。
【００３３】
本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に酸化剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
【００３４】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に前処理剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
【００３５】
原料は、ごみ焼却灰等の一般廃棄物から生じる溶融スラグであってもよく、産業廃棄物、例えば、鉄鋼製造過程において生じるスラグであってもよく、又、これらの双方であってもよい。
【００３６】
酸化剤（「酸化物」、以下、単に、「酸化剤」という。）を用いる場合にあっては、酸化剤としては、例えば、リン酸、酢酸、リンゴ酸、クエン酸、アスコルビンサン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸といった有機酸を用いる。
【００３７】
また、前処理剤を用いる場合にあっては、前処理剤としては、有機リン酸化合物を用いる。
【００３８】
有機リン酸化合物としては、例えば、リン酸、ポリリン酸、メチレンホスホン酸、アミノメチレンホスホン酸、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸、及び、２〜６個の結合リン酸を有するミオイノシトールエステルなどのフィチン酸誘導体を挙げることができ、特に以下の場合に限定されることはないが、特に好ましくは、アミノ基含有ホスホン酸及びフィチン酸である。
【００３９】
着色剤は、有機質顔料及び／又は無機質顔料を含む。
【００４０】
有機質顔料としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アゾキレート系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ジケトピロロピール系顔料、フタロシアニン系顔料、インジゴ系顔料、ペリノン系顔料、ジオキサン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料等を挙げることができる。
【００４１】
また、無機顔料としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、赤色酸化鉄（弁柄）、カーボンブラック、酸化クロム、モリブデンレッド、コバルトブルー、マンガンバイオレット、紺青、群青等を挙げることができる。
【００４２】
また、着色剤には、接着剤を含有するようにすることが、望ましい。
【００４３】
接着剤としては、溶剤樹脂系接着剤であってもよく、水性樹脂系接着剤であってもよい。
溶剤樹脂系接着剤としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂，ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂等を挙げることができる。
【００４４】
水性樹脂系接着剤としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アクリルスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。
【００４５】
所定の加熱温度は、酸化剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約２０℃以上約１８０℃以下にすることが好ましい。
【００４６】
また、所定の加熱温度は、前処理剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約２０℃以上３００℃以下にすることが好ましい。
【００４７】
所定の加熱時間は、酸化剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約３秒以上３０分以下にすることが好ましい。
【００４８】
また、所定の加熱時間は、前処理剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約３秒以上６０分以下にすることが好ましい。
【００４９】
次に、図１を参照しながら、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法の一例の反応工程を説明する。
【００５０】
まず、原料として、例えば、スラグを用いる（Ｓ１）。
【００５１】
これに、酸化剤を混合すると表面が化学処理され（Ｓ２）、[化１]に示すように、酸化剤の有するプロトンイオンＨ＋が原料表面からマイナスイオンを取り去って酸化し、原料表面にプロトン電荷Ｏ＋が付与される（Ｓ３）。
【００５２】
【化１】
次いで、この状態で着色剤が添加される（Ｓ４）。
【００５３】
この結果、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料への着色剤の着色が強固になり退色し難くなるとともに、着色自由度が拡大する。
【００５４】
図２に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って製造した廃棄物由来着色骨材（以下、「本発明実施品１」という。）と、従来品との、退色性の比較試験の結果を示す。
【００５５】
従来品は、スラグに着色原料を混合して着色したものである。
【００５６】
図２から明らかなように、本発明実施品１は、従来品に比し、３０００時間後の色差において、約３倍の耐色性がある、ということが明らかになった。
【００５７】
即ち、本発明実施品１は、従来品に比べ、耐久性が、より優れている、という効果がある。
【００５８】
また、図３に、本発明実施品１と、従来品との、隠蔽率の比較試験の結果を示す。
【００５９】
ここで、供試片１は、本発明実施品１であり、原料が、スラグである。
【００６０】
一方、供試片２、供試片３及び供試片４は、比較例であり、順に、原料として、［寒水石］、［珪砂］、［砕石］を用いている。
【００６１】
また、供試片１、供試片２、供試片３及び供試片４の各々では、いずれも着色剤の原料として、カーボンブラックを使用し、また、接着剤として、水性アクリルを使用している。
【００６２】
図３の結果から、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って、原料の表面を酸化剤を用いて、表面処理をした場合は、原料が、スラグであっても、着色効果の点において、従来の原料である、［寒水石］、［珪砂］、［砕石］と実質上同一である、ということが明らかになった。
【００６３】
即ち、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、廃棄物由来の原料（例えば、スラグや、溶融スラグ）であっても、着色することができ、しかも、その着色は、上記したように、エーテル結合[−Ｏ−]により強固なものであるから、着色自由度が、例えば、白色、黒色、赤色、黄色、青色、緑色等に拡大される。
【００６４】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料表面への着色剤の着色むらが皆無に近くなり、製品化収率を向上させるので、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることができる。
【００６５】
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグや、溶融スラグといった、廃棄物を再利用できるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。
【実施例１】
【００６６】
原料として、溶融スラグを用いた。
【００６７】
この溶融スラグの成分は、ＳｉＯ２が３０重量％以上４０重量％以下の範囲、Ａｌ２Ｏ３が１０重量％以上２０重量％以下の範囲、ＣａＯが２０重量％以上３０重量％以下の範囲、Ｆｅ２Ｏ３が１０重量％以上２０重量％以下の範囲、Ｎａ２Ｏが１重量％以上５重量％以下、ＭｇＯが１重量％以上５重量％以下の範囲、Ｋ２Ｏが１重量％以上５重量％以下の範囲、及び、その他の成分が１重量％以上５重量％以下の範囲であった。
【００６８】
次に、この原料に、まず、酸化剤を混合し、次いで、着色剤（この例では、キナクリドンレッド顔料と水性アクリル樹脂とを用いた。キナクリドンレッド顔料と水性アクリル樹脂の配合割合は、重量比では、キナクリドンレッド顔料：水性アクリル樹脂を、１：９としたものを用いた。）を添加した。
【００６９】
各材の構成比は、原料（溶融スラグ）が８７重量部に対し、酸化剤が３重量部、また、着色剤が１０重量部であった。
【００７０】
次に、この材料を、表１に示す条件（加熱時間、加熱温度）にて、試験した。
【００７１】
【表１】
表１中、「○」は、着色効果が有ること（「有」）を、また、「×」は、着色効果が無いこと（「無」）を示す。
「着色効果」は、温水試験を行うことにより原料表面の造膜の有無を評価した。
温水試験は、試料を投入し、水を入れた試験管を、沸騰水中に、１０分間入れて、原料表面の着色造膜を剥離するか否かをみた。
【００７２】
また、表１中、「Ａ」は接着剤が水性エポキシ樹脂であり、「Ｂ」は接着剤がウレタン樹脂であり、「Ｃ」は接着剤がアクリル樹脂であり、また、「Ｄ」は接着剤が酢酸ビニル樹脂の場合を示している。
【００７３】
表１の結果から、加熱時間が３秒のときは、加熱温度が１４０℃以上１８０℃以下の範囲において、着色効果が「有」である、ということが明らかになった。
【００７４】
また、表１の結果から、加熱時間が１分のときは、加熱温度が１２０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が５分のときは、加熱温度が９０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が１０分のときは、加熱温度が６０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が１５分のときは、加熱温度が６０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が２０分のときは、加熱温度が５０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が２５分のときは、加熱温度が３０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、また、加熱時間が３０分のときは、加熱温度が２０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。
【００７５】
次に、表２に、酸化剤と着色剤の配合比を変えた場合の原料に対する着色効果を示す。
【００７６】
【表２】
表２中、「○」は、着色効果が有ることを、また、「×」は、着色効果が無いことを示す。
【００７７】
表２の結果より、酸化剤の原料に対する配合比は、０．５重量％以上１２重量％以下の範囲とするのが好ましい、ということが明らかになった。
【００７８】
また、表２の結果より、着色剤の原料に対する配合比は、０．０重量％乃至３．６重量％とするのが好ましい、ということが明らかになった。
【００７９】
なお、着色剤の原料に対する配合比が、０重量％の場合は、原料に、スラグ固有の色が着く。
【００８０】
次に、図４を用いて、本発明による廃棄物由来着色骨材の製造方法の他の一例としての反応工程を説明する。
【００８１】
まず、原料として、例えば、スラグを用いる。
【００８２】
これに、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物）を混合すると、図４に示すように、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物）が、スラグ表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)をいちじるしく改善するものと考えられる。
【００８３】
次に、このことを、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物）として、ニトリロトリスメチレンスルホン酸を用いた場合を[化２]に示す。
【００８４】
【化２】
次いで、この状態で着色剤が添加される。
【００８５】
図４及び[化２]から明らかなように、前処理剤を用いると、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物）が、スラグ表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)が著しく改善するものと考えられる。
【００８６】
この結果、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料への着色剤の着色が強固になり退色し難くなるとともに、着色自由度が拡大する。
【００８７】
図５に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って製造した廃棄物由来着色骨材（以下、「本発明実施品２」という。）と、従来品との、退色性の比較試験の結果を示す。
【００８８】
従来品は、スラグに着色原料を混合して着色したものである。
本発明実施品２は、従来品に比し、３０００時間後の色差において、約３倍の耐色性がある、ということが明らかになった。
【００８９】
即ち、本発明実施品２は、従来品に比べ、耐久性が、より優れている、という効果がある。
【００９０】
また、図６に、本発明実施品２と、従来品との、隠蔽率の比較試験の結果を示す。
【００９１】
ここで、供試片５は、本発明による廃棄物由来着色骨材であり、原料がスラグである。
【００９２】
一方、供試片６、供試片７及び供試片８は比較例であり、順に原料が［寒水石］、［珪砂］、［砕石］を用いている。
また、供試片５、供試片６、供試片７及び供試片８の各々では、いずれも、着色剤の原料として、酸化鉄を使用し、また、接着剤として水性アクリルを使用している。
【００９３】
図６の結果から、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って、原料の表面を前処理剤を用いて、表面処理をした場合は、表面処理とした場合は、原料が、スラグであっても、着色効果の点において、従来の原料である、［寒水石］、［珪砂］、［砕石］と実質上同一である、ということが明らかになった。
【００９４】
即ち、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、廃棄物由来の原料（例えば、スラグや、溶融スラグ）であっても、着色することができ、しかも、その着色は、上記した通り、原料（例えば、スラグや、溶融スラグ）の表面の水酸基とキレート結合とにより強固であるから、着色自由度が、例えば、白色、黒色、赤色、黄色、青色、緑色等に拡大される。
【００９５】
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料表面への着色剤の着色むらが皆無に近くなり、製品化収率を向上させるので、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることができる。
【００９６】
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグや、溶融スラグといった、廃棄物を再利用できるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。
【実施例２】
【００９７】
原料として、溶融スラグを用いた。
【００９８】
この溶融スラグの成分は、ＳｉＯ２が３０重量％以上４０重量％以下の範囲、Ａｌ２Ｏ３が１０重量％以上２０重量％以下の範囲、ＣａＯが２０重量％以上３０重量％以下の範囲、Ｆｅ２Ｏ３が１０重量％以上２０重量％以下の範囲、Ｎａ２Ｏが１重量％以上５重量％以下、ＭｇＯが１重量％以上５重量％以下の範囲、Ｋ２Ｏが１重量％以上５重量％以下の範囲、及び、その他の成分が１重量％以上５重量％以下の範囲であった。
【００９９】
次に、この原料に、まず、酸化剤を混合し、次いで着色剤（この例では、白色酸化チタン顔料と水性アクリル樹脂とを用いた。白色酸化チタン顔料と水性アクリル樹脂の配合割合は、重量比では、白色酸化チタン顔料：水性アクリル樹脂を、１：９としたものを用いた。）を添加した。
【０１００】
各材の構成比は、原料（溶融スラグ）が８７重量部に対し、前処理剤として、ニトリロトリスメチレンスルホン酸の５０％水溶液を５重量部を、攪拌手段（この例では、攪拌用ミキサー）を用い、８０℃で、５分間、攪拌混合した。
【０１０１】
尚、この工程においては、一般に使われている、乾式混合が利用でき、ヘンシェルミキサーやスーパーミキサーあるいはＶブレンダー等を用いることができる。
【０１０２】
次いで、以上の工程によって作製した、溶融スラグと前処理剤との混合物に、着色剤(酸化チタン)を１重量部、接着剤(水性アクリルシリコン樹脂・ポリデュレクスＧ―６２５)を９重量部、添加し、１２０℃で、１０分間、攪拌混合し、白色骨材９０重量部を得た。
【０１０３】
次に、この材料を、表３に示す条件（加熱時間、加熱温度）にて試験した。
【０１０４】
【表３】
表３中、「○」は、着色効果が有ること（「有」）を、また、「×」は、着色効果が無いこと（「無」）を示す。
【０１０５】
「着色効果」は、実施例１と同じ試験にて調べた。
【０１０６】
即ち、「着色効果」は、温水試験を行うことにより原料表面の造膜の有無を評価した。
【０１０７】
温水試験は、試料を投入し、水を入れた試験管を、沸騰水中に、１０分間入れて、原料表面の着色造膜を剥離するか否かをみた。
【０１０８】
また、表３中、「Ａ」は接着剤が水性エポキシ樹脂であり、「Ｂ」は接着剤がウレタン樹脂であり、「Ｃ」は接着剤がアクリル樹脂であり、また、「Ｄ」は接着剤が酢酸ビニル樹脂の場合を示している。
【０１０９】
表３の結果から、加熱時間が３秒のときは、加熱時間が１４０℃以上１８０℃以下の温度範囲にて、着色効果「有」である、ということが明らかになった。
【０１１０】
また、表３の結果から、加熱時間が１分のときは、加熱温度が８０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が５分のときは、加熱温度が７０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が１０分のときは、加熱温度が７０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が１５分のときは、加熱温度が７０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が２０分のときは、加熱温度が５０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が２５分のときは、加熱温度が３０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、また、加熱時間が３０分のときは、加熱温度が２０℃以上１８０℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。
【０１１１】
尚、実験により、原料に前処理剤を混合した後、約５０℃以上９０℃以下の温度で、約１分間以上１５分間以下の間、加熱処理を行った後、着色剤を添加し、その後、約２０℃以上約３００℃以下の温度範囲で、３秒間以上６０分間以下の加熱処理を行った場合も、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。
【０１１２】
次に、表４に、酸化剤と着色剤の配合比を変えた場合の原料に対する着色効果を示す。
【０１１３】
【表４】
表４中、「○」は、着色効果が有ることを、また、「×」は、着色効果が無いことを示す。
【０１１４】
表４の結果より、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量は、０．５重量％以上５重量％以下にすることが、また、１重量％以上３重量％であることが、更に、好ましいことが、明らかになった。
【０１１５】
尚、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量が０．５％未満の場合には、着色剤の接着効果が得られず、また、前処理剤（この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量を５重量％を超える量を添加しても、着色剤の接着促進効果を更に著しくすることが期待できず、逆に、着色骨材の耐水性を低下させる、ということが、明らかになった。
【０１１６】
尚、上記した発明の実施の形態は、いずれも、本発明を説明するために用いたものであって、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されないことは、言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は、廃棄物処理乃至廃棄物の再利用に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明にかかる廃棄物由来着色骨材の製造方法の着色のメカニズムを説明する反応工程図である。
【図２】本発明にかかる廃棄物由来着色骨材と従来品とによる退色性の比較試験を示す図である。
【図３】本発明にかかる廃棄物由来着色骨材と従来品とによる隠蔽率の退色性の比較試験を示す図である。
【図４】本発明にかかる廃棄物由来着色骨材の製造方法の他の例の着色のメカニズムを説明する反応工程図である。
【図５】本発明の他の例にかかる廃棄物由来着色骨材と従来品とによる退色性の比較試験を示す図である。
【図６】本発明の他の例にかかる廃棄物由来着色骨材と従来品とによる隠蔽率の退色性の比較試験を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料に酸化剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える、廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項２】
前記酸化剤が、有機酸を含む、請求項１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項３】
原料に前処理剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える、廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項４】
前記前処理剤が、有機リン酸化合物を含む、請求項３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項５】
前記原料が、溶融スラグを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項６】
前記原料が、スラグを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項７】
前記着色剤が、接着剤を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項８】
前記接着剤が、溶剤樹脂系接着剤を含む、請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項９】
前記接着剤が、水性樹脂系接着剤を含む、請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１０】
前記着色剤が、有機質顔料を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１１】
前記着色剤が、無機質顔料を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１２】
前記所定の加熱温度が、約２０℃以上約３００℃以下である、請求項１〜１１のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１３】
前記所定の加熱時間が、約３秒以上約６０分以下である、請求項１〜１２のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１】
原料に酸化剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える、廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項２】
前記酸化剤が、有機酸を含む、請求項１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項３】
原料に前処理剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える、廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項４】
前記前処理剤が、有機リン酸化合物を含む、請求項３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項５】
前記原料が、溶融スラグを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項６】
前記原料が、スラグを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項７】
前記着色剤が、接着剤を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項８】
前記接着剤が、溶剤樹脂系接着剤を含む、請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項９】
前記接着剤が、水性樹脂系接着剤を含む、請求項７に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１０】
前記着色剤が、有機質顔料を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１１】
前記着色剤が、無機質顔料を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１２】
前記所定の加熱温度が、約２０℃以上約３００℃以下である、請求項１〜１１のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【請求項１３】
前記所定の加熱時間が、約３秒以上約６０分以下である、請求項１〜１２のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１７６７６７（Ｐ２００６−１７６７６７Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４０７１７（Ｐ２００５−３４０７１７）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（３０３０４８４１１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（３０３０４８４１１）
【Ｆターム（参考）】
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