本発明は、固液混合物の流動性低下剤に関する。

従来、河川の護岸工事等の土木工事においては、盛土箇所に劣化した掘削土を、改良土又は良質土と入れ換えるとき、その施工工程には多大な材料及び作業量が必要なため、当該強度を補強した改良土の入れ換えの簡略化の手法として、細かく細分化した古紙を活用する方法が提案されている(特許文献1、2及び3参照)。

特開2007−197902号公報

特開2008−106088号公報

特開2001−121193号公報

しかしながら、細かく細分化した古紙を用いた従来の手法では、土木工事に実用できるまでの強度性能をもつ改良土を実現することが困難であり、建設現場で得た掘削土から、実用上十分な強度を有する補強用改良土を、短い施行期間の間に、得ることができれば、実効性が大きいと考えられる。

本発明者らは、劣化した掘削土が土壌の固体成分と水とを含む固液混合物である点に着目し、固液混合物の流動性を短時間で簡易な作業により低下させることができれば、土木工事における上記の困難点を克服できると考えた。また、本発明者らは、固液混合物の流動性を低下させる際、減容化、コスト等の観点から、容積増加を抑制することが必要であると考えた。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、固液混合物の化学的組成によらず、短時間で簡易な作業により、容積増加を抑制しつつ、固液混合物の流動性を低下させることができる、固液混合物の流動性低下剤を提供することを目的とする。

本発明者は、繊維の絡み合いにより形成した空隙に固液混合物の固相及び液相を侵入させて捕捉することにより、具体的には、繊維が絡み合った構造を有する特定の粒状物を含む、固液混合物の流動性低下剤を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の第一の態様は、繊維が絡み合った構造を有する粒状物を含み、前記粒状物は、平均粒子径が300μm以下であり、BET法による比表面積が0.25m²/g以上100m²/g以下である、固液混合物の流動性低下剤である。

本発明の第二の態様は、繊維が絡み合った構造を有する粒状物を含み、前記粒状物は、(1−かさ密度/真密度)×100で計算される空隙率が50%以上であり、BET法による比表面積が0.25m²/g以上100m²/g以下である、固液混合物の流動性低下剤である。

本発明の第三の態様は、固液混合物と前記流動性低下剤とを混合して低流動性混合物を得ることを含む、低流動性混合物の製造方法である。

本発明の第四の態様は、上記方法により得た低流動性混合物を移動体に搭載して移動させることを含む、低流動性混合物の搬送方法である。

本発明の第五の態様は、繊維の絡み合いにより形成した空隙に固液混合物の固相及び液相を侵入させて捕捉することにより、前記固液混合物の流動性低下の程度を向上させる方法である。

本発明の第六の態様は、繊維の絡み合いにより形成した空隙に固液混合物の固相及び液相を侵入させて捕捉することにより、流動性低下の対象となる固液混合物の化学的組成の自由度を向上させる方法である。

本発明の第七の態様は、繊維の絡み合いにより形成した空隙に固液混合物の固相及び液相を侵入させて捕捉することにより、流動性低下後において固液混合物の容積増加を抑制する方法である。

本発明によれば、固液混合物の化学的組成によらず、短時間で簡易な作業により、容積増加を抑制しつつ、固液混合物の流動性を低下させることができる、固液混合物の流動性低下剤を提供することができる。

図1は、本発明に係る流動性低下剤を示す写真である。

図2は、本発明に係る流動性低下剤において繊維の絡み合いにより形成された空隙に土の微粒子が捕捉されている状態を示す写真である。

図3(a)及び図3(b)は、本発明に係る流動性低下剤に対する熱重量・示差分析の結果を示すグラフである。

図4は、本発明に係る流動性低下剤の強熱灰分に対するX線回折分析の結果を示すグラフである。

[固液混合物の流動性低下剤] 本発明に係る流動性低下剤の一態様は、繊維が絡み合った構造を有する粒状物を含み、前記粒状物は、平均粒子径が300μm以下であり、BET法による比表面積が0.25m²/g以上100m²/g以下である、固液混合物の流動性低下剤である。また、本発明に係る流動性低下剤の別の態様は、繊維が絡み合った構造を有する粒状物を含み、前記粒状物は、(1−かさ密度/真密度)×100で計算される空隙率が50%以上であり、BET法による比表面積が0.25m²/g以上100m²/g以下である、固液混合物の流動性低下剤である。この別の態様において、流動性低下剤の平均粒子径は、300μm以下であってもよい。なお、本明細書において、平均粒子径とは、光学顕微鏡下で測定した流動性低下剤の粒子径の平均値をいう。

上記繊維としては、特に限定されず、例えば、親水性ポリマーを含有するものが挙げられる。上記繊維が親水性ポリマーを含有すると、固液混合物における液相が水を含む場合、上記繊維と上記液相との親和性が向上して、上記液相が流動性低下剤に捕捉されやすくなり、固液混合物の流動性低下の程度がより向上しやすい。親水性ポリマーとしては、特に限定されず、例えば、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール(例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等)、ポリアクリル酸等が挙げられ、生分解性や中性域のpH(例えば、pH8前後)を有し、低環境負荷性に優れる点から、セルロースが好ましい。

上記繊維が親水性ポリマーを含有する場合、本発明に係る流動性低下剤における前記親水性ポリマーの含有量は、40重量%以上であることが好ましく、45重量%以上であることがより好ましく、47重量%以上であることが更により好ましい。上記含有量が40重量%以上であると、固液混合物における液相が水を含む場合、上記繊維と上記液相との親和性が向上して、上記液相が流動性低下剤に捕捉されやすくなり、固液混合物の流動性低下の程度が更により向上しやすい。上記含有量の上限は、100重量%でもよいが、固液混合物の流動性低下の程度等を考慮すると、80重量%以下であることが好ましく、60重量%以下であることがより好ましく、57重量%以下が更により好ましい。

本発明に係る流動性低下剤は、本発明の目的を損ねない限り、任意成分として、炭酸カルシウム(CaCO₃)、カオリン(Al₄Si₄O₁₀(OH)₈)、タルク(Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂)等の無機充填剤を含んでもよい。

固液混合物としては、特に限定されず、例えば、泥土が挙げられる。固液混合物における液相の含有量は、特に限定されず、典型的には20〜90重量%、より典型的には30〜75重量%、更により典型的には40〜60重量%、特に典型的には45〜55重量%である。

本発明に係る流動性低下剤の製造方法は、特に限定されず、例えば、材料片をミルによって粉砕することを含む方法が挙げられる。材料片としては、例えば、ミルによる粉砕により繊維を形成し得るものが挙げられ、より具体的には、シュレッダー屑、古紙等の紙片が挙げられる。このような方法により、繊維が絡み合った構造を有する粒状物が形成される。

以下、本発明に係る流動性低下剤が示す以下の性質に沿って、この流動性低下剤を説明する。 (1)瞬間性 (2)作業簡易性 (3)汎用性 (4)低容積増加率

(1)瞬間性 従来のアプローチは、セメント系固化材を中心とした水和反応等の化学反応に伴う固化によるアプローチであり、反応時間、即ち「養生期間」を要する。一方、本発明に係る流動性低下剤は、物理的な吸液を主メカニズムとしており、反応時間を要しない。その結果、含水比の高い汚泥等の、流動性の高い固液混合物の発生から処理完了(低流動性混合物の完成)に至る時間の短縮が可能である。

本発明に係る流動性低下剤は、繊維が絡み合った構造を有し、実施例で示す通り、上記構造は綿状を呈する。この綿状構造は、連通性のある空隙を多く持ち、上記流動性低下剤が汚泥等の含液比の高い固液混合物に添加され、上記空隙へ水や汚泥を構成する細粒子が浸入する際に、内圧が働きにくい。その結果、空隙を満たしている空気と、水や細粒子の入れ替えが迅速に行われる。このようにして、水や細粒子は、上記流動性低下剤の綿状構造内の連通性空隙を満たしていた空気を極小空気(バブル)化し、これら空気とともに、連通性空隙に物理的に拘束される。

液性を有していた含水比の高い汚泥等の固液混合物は、このようにして、繊維構造によって自由な動きを拘束され、上記流動性低下剤の添加・撹拌(上記流動性低下剤の固液混合物への分散)後、即時に塑性がもたらされる。なお、上記流動性低下剤を構成する繊維の主体がセルロース等の親水性ポリマーであり、固液混合物の液相が水を含む場合、親水性ポリマーは分子側鎖に親水基を多く持つことから、水分子と空隙を構成する繊維との間に電気的な引力が作用し、連通性空隙に浸入した水の出ていきにくさ(拘束力)に寄与する。

また、上記流動性低下剤を構成している粒状物は、一態様において、平均粒子径が300μm以下と極小である。このことは、上記流動性低下剤を固液混合物へ添加し、撹拌を行う際の上記流動性低下剤の分散性の高さに寄与しており、上記物理的な拘束メカニズムとともに、瞬間性に寄与している。上記分散性の観点から、上記平均粒子径は、好ましくは250μm以下、より好ましくは200μm以下である。なお、上記平均粒子径の下限は、特に限定されないが、典型的には3μm以上、より典型的には50μm以上である。

一方で、上記流動性低下剤のBET法による比表面積は、0.25m²/g以上100m²/g以下である。上記流動性低下剤を構成する繊維そのものも、微細な空隙を有しているが、吸湿材等で用いられるシリカゲル(BET法による比表面積:約500m²/g)や、吸着等に用いられる活性炭(BET法による比表面積:約1000m²/g)と比較して、BET法による比表面積が小さい。シリカゲルや活性炭は材料の中に無数のオングストロームオーダーの空隙(細孔)を有するのに対し、上記流動性低下剤は、その粒子構成繊維そのものは、オングストロームオーダーの細孔を多く有しているわけではないことを意味する。ガスの吸着性能には、この細孔が大きく影響する一方、吸液の場合は、特に短時間では、細孔の影響はあまり大きくないことを勘案すると、上記流動性低下剤の比表面積の測定値は、上記流動性低下剤を構成する繊維同士の絡み合いによる連通性空隙による物理的拘束メカニズムを主原理とした瞬間吸液原理を裏付けるものである。

上記流動性低下剤のBET法による比表面積は、上記流動性低下剤による吸液性能の観点から、好ましくは0.25m²/g以上100m²/g以下、より好ましくは0.5m²/g以上10m²/g以下、更により好ましくは0.75m²/g以上5m²/g以下、特により好ましくは1m²/g以上2m²/g以下である。

(2)作業簡易性 本発明に係る流動性低下剤は、上記のような物理的な拘束による吸液によって、液性を有する固液混合物に塑性をもたらしていることから、処理に要する作業は、即ち、上記流動性低下剤の固液混合物への添加と撹拌のみである。よって、複数の薬剤の添加や、複数の薬剤添加に伴う添加の順番、配合量のバランスといった複雑な手順・作業・検討事項等を要せず、作業は誰でもできる簡易なものとなる。

また、物理的な拘束メカニズムの場合、改良対象である固液混合物の化学的組成等を予め調べる必要はなく、添加・撹拌により即時に効果を確認できることから、測定に時間のかかる含液比についても、作業前に調査する必要はなく、固液混合物を現場でサンプリングし、上記流動性低下剤を少量ずつ添加・撹拌し、目的とする塑性を発揮する添加率を簡単に決定することができる。

(3)汎用性 本発明に係る流動性低下剤は、上記のような物理的な拘束による吸液によって、液性を有する固液混合物に塑性をもたらしていることから、改良対象である固液混合物の化学的組成を問わずに使用することができる。例えば、固液混合物の固相は、無機物質であっても有機物質であってもよい。また、固液混合物の液相は、水でも有機溶媒でもよく、溶液であってもよい。溶液の場合、例えば、電解質等の溶質やイオンの濃度、種類等を問わない。

(4)低容積増加率 本発明に係る流動性低下剤は、上述の通り、空隙を有する。この空隙は、上記流動性低下剤を構成する繊維同士の絡み合いによる連通性空隙、繊維そのものが有する微細空隙、粒子間空隙である。本発明に係る流動性低下剤は、一態様において、(1−かさ密度/真密度)×100で計算される空隙率が50%以上である。上記空隙率は、上記流動性低下剤による吸液性能の観点から、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、更により好ましくは80%以上、特に好ましくは85%以上である。上記空隙率の上限は、上記流動性低下剤の強度等の観点から、好ましくは95%以下、より好ましくは93%以下、更により好ましくは91%以下、特に好ましくは89%以下である。

なお、本明細書において、かさ密度とは、流動性低下剤を、ある容積の容器に充填し、上部から特に荷重を掛けることなく、充填した流動化低下剤の内容積と重量とにより算出されるものである。

ここで、実施例2には、例えば、含水率48重量%の泥土を、「建設汚泥処理土利用技術基準」において規定される品質区分の一つである「第4種処理土」が有するコーン指数200kN/m²以上に改良する場合、1m³あたり25kgの流動性低下剤を添加する必要があることが示されている。実施例2で用いた流動性低下剤の真密度が1.9g/cm³であることを考慮すると、実施例2で添加された流動性低下剤の体積は、25×1000/(1.9×100×100×100)≒0.013m³である。つまり、実施例2で流動性低下剤を添加した後の構成繊維等による容積増加率は1%程度と計算できる。この容積増加率は、セメント系固化材等の水和反応による水和物生成を伴う固化方法、分子内に水を取り込むことで膨張する高分子ポリマー系による塑性化アプローチと比較して、容積の増加率が非常に小さい。

また、流動性低下剤を構成する繊維の絡み合いにより構成される連通性空隙への物理的拘束は、一定の保水力を持つ一方で、セルドロンによって拘束された水は、圧縮等による物理的働きかけにより、押し出すことが可能である。よって、例えば、建設汚泥等の搬出における取り扱い性を向上させる一方、圧縮等の物理的脱水を図ることで、汚泥等の減容化及び軽量化を容易に行うことが可能になるため、高温焼成炉等での従来の減容化方法及び軽量化方法に比較して、低コストでの減容化及び軽量化を図ることが可能になる。

(5)低環境負荷性 本発明に係る流動性低下剤を構成する繊維がセルロースを含有する場合について、低環境負荷性を説明する。セルロースは、セルラーゼによって分解されるものであり、土中に存在する菌類等によって分解されるため、環境中に添加された上記流動性低下剤は時間経過とともに、元の土に戻っていく。また、この生分解性は、セルラーゼといった分解酵素の添加によって、上記流動性低下剤により物理的に拘束した水や細粒子等をその拘束から解くことを可能にする。また、上記流動性低下剤のpHは中性域(pH8前後)であり、上記流動性低下剤添加後の土壌のpHは中性域にとどまることから、農地や周辺植生への影響が小さい。

[低流動性混合物の製造方法] 本発明に係る、低流動性混合物の製造方法は、固液混合物と本発明に係る流動性低下剤とを混合して低流動性混合物を得ることを含む。混合方法は、特に限定されず、公知の方法でよい。固液混合物と混合する流動性低下剤の量としては、特に限定されず、固液混合物の流動性低下の程度等の観点から、固液混合物100重量部に対し、例えば、1.5重量部以上、好ましくは3重量部以上、より好ましくは4.5重量部以上、更により好ましくは9重量部以上である。また、上記量の上限としては、特に限定されず、容積増加を抑制しやすい点等から、固液混合物100重量部に対し、例えば、50重量部以下、好ましくは30重量部以下、より好ましくは20重量部以下、更により好ましくは15重量部以下である。

[低流動性混合物の搬送方法] 本発明に係る、低流動性混合物の搬送方法は、本発明に係る、低流動性混合物の製造方法により得た低流動性混合物を移動体に搭載して移動させることを含む。移動体としては、例えば、ダンプトラック等が挙げられる。搬送された低流動性混合物は、移動先で工事等に用いられてもよいし、廃棄されてもよい。

[固液混合物の流動性低下の程度を向上させる方法] 本発明の別の態様は、繊維の絡み合いにより形成した空隙に固液混合物の固相及び液相を侵入させて捕捉することにより、前記固液混合物の流動性低下の程度を向上させる方法である。この方法においては、例えば、本発明に係る流動性低下剤を用いることができる。この流動性低下剤は、繊維の絡み合いにより形成された空隙を有し、この空隙には、固液混合物の固相及び液相が侵入して捕捉されるからである。

[流動性低下の対象となる固液混合物の化学的組成の自由度を向上させる方法] 本発明の別の態様は、繊維の絡み合いにより形成した空隙に固液混合物の固相及び液相を侵入させて捕捉することにより、流動性低下の対象となる固液混合物の化学的組成の自由度を向上させる方法である。この方法においては、例えば、本発明に係る流動性低下剤を用いることができる。上述の通り、本発明に係る流動性低下剤は、固液混合物の化学的組成を問わずに使用することができ、流動性低下の対象となる固液混合物の化学的組成の自由度を向上させることができる。

[流動性低下後において固液混合物の容積増加を抑制する方法] 本発明の別の態様は、繊維の絡み合いにより形成した空隙に固液混合物の固相及び液相を侵入させて捕捉することにより、流動性低下後において固液混合物の容積増加を抑制する方法である。この方法においては、例えば、本発明に係る流動性低下剤を用いることができる。上述の通り、本発明に係る流動性低下剤は、流動性低下後において固液混合物の容積増加を抑制することができる。

以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されるものではない。

[実施例1:流動性低下剤の調製] シュレッダー屑(BET法による比表面積0.23m²/g)をミルによって粉砕して、平均粒子径200μm、BET法による比表面積1.6m²/gの粒状物からなる流動性低下剤を得た。この粒状物を光学顕微鏡で観察したところ、繊維が絡み合った構造を有し、この構造は綿状を呈していた(図1)。この粒状物の真密度を島津製作所製乾式密度計で測定したところ、1.9g/cm³であった。また、この粒状物のかさ密度は0.25g/cm³であった。よって、この粒状物の空隙率は(1−0.25/1.9)×100≒87%であった。

[実施例2〜5及び比較例1:流動性低下剤と泥土との混合] 含水率48重量%の泥土と実施例1で得た流動性低下剤とを、表1に示す重量で混合した。混合後の土について、JIS A 1228に準拠して、コーン指数を測定した。結果を表1に示す。なお、表1において、割合とは、上記泥土に対する上記流動性低下剤の重量比をいう。

表1から明らかな通り、含水率48重量%の泥土に対し、1.6重量%以上の上記流動性低下剤を混合することにより、「建設汚泥処理土利用技術基準」において規定される品質区分の一つである「第4種処理土」が有するコーン指数200kN/m²以上という範囲が満たされ、泥土の流動性を低下させることができた。

含水率60重量%の泥土に対し10重量%の上記流動性低下剤を混合した後の状態を図2に示す。図2に示す通り、土の微粒子は、流動性低下剤において繊維が絡み合った綿状構造中の空隙に捕捉されていた。なお、写真撮影のため、水分は乾燥により蒸発させた。

[実施例6、比較例2、及び参考例1:セルラーゼによる分解試験] セルラーゼによる分解試験には、下記の試料を用いた。 実施例6:実施例1で得た流動性低下剤 比較例2:実施例1において流動性低下剤を得るのに用いたシュレッダー屑 参考例1:Cellulose Microcrystalline(メルク社製)

セルラーゼ剤(商品名:セルラーゼSS、ナガセケムテックス株式会社製)を0.1M酢酸緩衝液(pH5.5)により1/50の濃度となるように希釈して、酵素希釈液を調製した。この酵素希釈液0.5mlに試料25mgを添加し、撹拌を行った。その際、目視によれば、いずれの試料もほとんど溶解していないように観察された。その後、40℃で24時間保温した。保温から0時間及び24時間の時点の反応液について遠心分離(7,000×g、5分)を行って、上清を回収した。この上清を5分間煮沸して反応を停止させた。上清に含まれるグルコース量をグルコーステスト ワコーCII(和光純薬工業株式会社製)で測定した。結果を表2に示す。

表2から明らかな通り、本発明に係る流動性低下剤は、比較例2のシュレッダー屑と比較して、セルラーゼにより効率よく分解することができ、生分解性に優れることが確認された。

[実施例7:pH測定] 実施例3において上記泥土と上記流動性低下剤とを混合して得た試料10gをガラス容器に採取し、そこに純水25mlを加えて撹拌を行った後、1時間放置した。放置後の土壌懸濁液について、軽く撹拌を行った後、ガラス電極法にてpHを測定した。なお、試験方法については、日本土壌肥料学会監修「土壌環境分析法」第V章 土壌化学 1.pH(ガラス電極法)のpH(H₂O)を参照した。

[実施例8:流動性低下剤の物性分析] 1.分析内容 実施例1で得た流動性低下剤について次の分析を行った。 (1)強熱減量(以下、ig−Lossともいう。) (2)熱重量・示差分析(以下、TG−DTAともいう。) (3)強熱灰分のX線回折分析(以下、XRDともいう。)

2.分析方法 (1)ig−Loss 磁性坩堝に上記流動性低下剤約8gを1/100gまで正確に計量し、電気炉に入れ約2時間で1,000℃まで加熱し、1時間保持した。その後、炉内で100℃付近まで除冷した磁性坩堝を炉内から取り出し、デシケータに入れた。室温まで冷却させ、すばやく秤量した。上記流動性低下剤は減量が大きいことが予想されるため、測定は3回行った。強熱減量は次式で求めた。 強熱減量=(加熱前の重量−加熱後の重量)/加熱前の重量

(2)TG−DTA TG−DTAは、加熱によって材料が化学変化(燃焼を含む。)を起こす状況を、発熱吸熱挙動と重量変化で調べる方法で調べる方法である。実施例1で得た流動性低下剤について、リガク製Thermo Plus EVO2 差動型示熱天秤 TG8121を用いて、TG−DTAを計測した。なお、測定条件は、サンプル重量15mg、測定温度範囲20〜950℃、昇温速度20℃/分であった。

(3)XRD XRDは、個々の物質が固有の結晶構造を持っていることを利用した物質の定性・定量を行う分析方法である。上記(1)のig−Lossで生成した灰分を、メノウ乳鉢で粉砕し、メノウ乳鉢粉砕で生成した灰分を、メノウ乳鉢粉砕で生成した灰分を、メノウ乳鉢で粉砕し、XRD計測用ホルダーに詰めた。分析には、リガク製smart labを用いた。測定条件は、ゴニオメータ:MultiFlex+ゴニオメータ、X線:CuKα、40kV/30mA、走査モード:連続モード、スキャンスピード:2.0°/分、走査範囲:2θ=5〜65°とした。

3.分析結果 (1)ig−Loss 結果を表3に示す。

(2)TG−DTA 結果を図3(a)及び図3(b)に示す。図中、「TEMP」と表示されたラインは加熱温度を示し、「TG」と表示されたラインは重量変化(TG曲線)を示し、「DTA」と表示されたラインは発熱吸熱(DTA曲線)を示す。なお、図3(b)は、図3(a)中のDTA曲線の作図スケールを変えたものである。

(3)XRD 結果を図4に示す。

4.考察 (1)ig−Loss 3回の測定は、ほとんどバラツキがなく、ig−Lossは約74%であった。この強熱によって有機成分は燃焼・消失して、填料やその他無機系混在物が灰分として残ったと考えられる。詳細については次のTG−DTA及びXRDで考察する。

(2)TG−DTA 室温〜100℃で緩やかな吸熱ピークがあり、同温度でTG曲線が若干下がっている(減量している)のは、流動性低下剤に吸着していた水分が蒸発したことを示している。計測値から読み取ると、流動性低下剤が持っていた吸着水の重量割合は約3%であった。

次に、250〜350℃に加熱したときにDTA曲線に大きな発熱ピークが見られ、同温度でTG曲線も大きく下がり減量していることが分かる。これはセルロースが燃焼し、水蒸気と二酸化炭素に分解して大気中に放出されたことを意味する(発熱量が大きすぎて、加熱制御が効かなくなって、「TEMP」と表示されたラインも上昇している。)。このときの減量は約49%であった。

セルロースの燃焼が終了すると、350〜570℃に少し緩やかな発熱ピークが現れた。この温度での発熱は、流動性低下剤が含有しているであろう物質から推測すると、リグニン、インクカーボン、又は300〜350℃での燃焼時に残った未燃カーボンの可能性がある。木質繊維は、セルロースの他に、ヘミセルロースとリグニンを多く含んでいるが、リグニンは粘性があり変色の原因になるため製紙工程で極力除去されることから、含有量は極めて少ない。したがって、セルロースの未燃カーボン及び/又は印字されたカーボンの燃焼と考える。この時点の減量は、計測値から約7%であった。

700℃〜800℃で緩やかな吸熱ピークが現れ、同温度で重量も減量している。これは、流動性低下剤に含まれる填料の炭酸力ルシウムが脱炭酸反応している現象を捉えたものである。この脱炭酸の減量は、約12%であった。

なお、製紙工程において様々な目的で、填料が使用されている。一般的に用いられる填料として、炭酸カルシウム(CaCO₃)、カオリン(Al₄Si₄O₁₀(OH)₈)、タルク(Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂)等が挙げられる。上記流動性低下剤にも炭酸カルシウム以外の填料が含まれている可能性は高い。炭酸カルシウムの熱分解(反応式:CaCO₃+ΔH→CaO+CO₂、ΔHは熱量)は、700℃以上であり、重量減少量(理論値44%)も多いため、明瞭に検出できる(文献によっては、炭酸カルシウムの熱分解は、600℃あたりから起こるという報告や、900℃近傍で起こるというデータもあるが、本測定条件では700〜800℃である。)。一方、カオリンやタルクの熱分解(これらは結晶水の脱水反応)の温度は、350〜650℃で幅広く、かつ重量減少量が10〜14%と小さいため、セルロースの燃焼反応と重なることから、TG−DTAでは検出が困難である。

以上をまとめると、表5の通りである。

TG−DTA(950℃までの加熱)で求められた減量合計は72.12%であり、(1)の強熱減量(1000℃までの加熱)の73.72%とほぼ一致する。また、上記流動性低下剤に含まれるセルロースの含有量は、およそ48〜56%であった。

なお、上記流動性低下剤について、JIS P 8251:2002に規定された灰化温度575℃での減量は、61.84%であった(ただし、この値には吸着水の減量分も含まれる。)。

(3)XRD 図4に示すXRDパターンから、灰分には、酸化カルシウム(CaO)、ゲーレナイト(Ca₂Al(AlSi)O₇)、マグネタイト(酸化鉄Fe₂0₃)、水酸化カルシウム(Ca(OH)₂)が含まれていると思われる。検出ピークの高さから推定すると、灰分に含有され量は、酸化カルシウム>ゲーレナイト>>マグネタイト>水酸化カルシウムである。

酸化カルシウムは、填料の炭酸カルシウムが強熱により脱炭酸して生成した物質であり、灰分の中にもっとも多く含まれていた。なお、微量検出された水酸化カルシウムは、試料中の酸化カルシウムが測定中に空気中の水分と反応したものである。次いで、カオリン等のクレー系填料が脱水・再結晶化して生成したと思われるゲーレナイトが含まれていた。灰分の主成分はこの2種で、填料に起因するものであることが分かる。

また、少量ではあるが、マグネタイトも見られる。これは、ホチキス、粉砕羽根の摩耗、インク成分等に起因する可能性がある。