(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オパーリンシリカとスメクタイトとを主成分とする天然鉱物を固化してなることを特徴とする調湿建材。
【請求項２】
オパーリンシリカとスメクタイトとを主成分とする天然鉱物の単独粉体又はこれと他の原料とを配合した混合粉体を成形した後、固化してなることを特徴とする調湿建材。
【請求項３】
オパーリンシリカとスメクタイトとを主成分とする天然鉱物の単独粉体又はこれと他の原料とを配合した混合粉体を成形した後、６００〜９００℃で低温焼成することを特徴とする調湿建材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オパーリンシリカとスメクタイトとを主成分とする天然鉱物の優れた調湿性と自硬性とを利用した、リサイクルできる調湿建材、並びに、低温焼成によって陶磁器質床タイルとして使用可能な耐摩耗性を備える調湿セラミックス建材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高気密・高断熱建築において社会的問題となっている湿害対策として調湿建材を使用する手法が注目され、各種の調湿建材が開発されている。これらの調湿建材は、材料の形態によって、不定形と定形とに大別される。
【０００３】
一方、日本の産業廃棄物の最終処分量に占める建築廃材の割合は４０％を超え、建築廃材のリサイクル率を高める技術を開発することが重要な課題となっている。その課題を達成するための開発は、最終処分を見越した材料設計に基づいてなされる必要があるが、環境材料である調湿建材においてもリサイクルが困難なものが殆どであるといった課題がある。
【０００４】
不定形調湿建材の代表的なものは左官用調湿性塗材である。これは、調湿原料、硬化剤、骨材、繊維質原料、結合剤などをプレミックスした材料で、これに水を加えて混練し、左官が現場に合わせて施工される。従来の調湿性塗材は、調湿原料として各種珪藻土、硬化剤としてセメントやプラスター、結合材として樹脂をそれぞれ使用するのが一般的であるが、硬化剤の水和生成物或いは樹脂によって調湿原料の細孔が塞がれ、その機能が阻害されるという問題があり、また、セメントや樹脂で固化した材料を再利用することは困難であるという問題もある。
【０００５】
定形調湿建材の一つに調湿セラミックス建材がある。例えば、本願発明者が発明者の一人となっている「稚内層珪藻土を利用した調湿機能材料の製造法」（特許第２６５２５９３号）、並びに、「調湿セラミックス建材」（特許第２９６４３９３号）などに記載されているものである。これらは、多孔質クリストバライトを主成分とし、優れた調湿性能を有する天然鉱物を利用して作製するところに特徴がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発明の実施の形態の項で詳述するように、この製造法では６００〜９００℃の低温焼成で、ＪＩＳ  Ａ  ５２０９で規定されている床タイルの規格を満足する耐摩耗性を有する調湿セラミックス建材の作製は出来ない。
【０００７】
上述の従来技術の問題点を鑑みてなされた本発明の目的は、リサイクルできる調湿材料、並びに床材としても使用できる強度と耐摩耗性を備えた調湿セラミックス建材を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、調湿性及び自硬性、並びに低温焼結性を備えるオパーリンシリカとスメクタイトとを主鉱物とした天然鉱物を主原料として作製することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、調湿性と自硬性とを備えた天然鉱物と、骨材、繊維質物、解膠剤などとを混合し、現場で水と混練して施工する塗材であり、特別な硬化剤や結合剤を使用することなく固化するために、再利用が容易であることを特徴とする調湿建材である。
【００１０】
天然鉱物は、通常、粒径１ｍｍ以下に調整して使用し、水に対する分散性を良くするために適正な解膠剤を加える。天然鉱物の配合比が大きいほど固化体の強度と調湿性能は大きくなるが、乾燥・固化による収縮が大きくなり、亀裂が発生しやすくなるため、１０〜５０ｗｔ％の配合比とする。骨材には種々の珪藻土、パーライトなどを使用するが、機能性の高い珪藻土の配合比が大きいほど調湿性能は大きくなる。繊維質物にはセルローズファイバー、合成繊維などを使用するが、古紙から再生したセルローズファイバーを利用すると廃棄物のリサイクル率が高まり、本発明の意義はより大きくなる。本発明の調湿建材は天然鉱物の自硬性によって固化することから、配合する原料固有の機能が阻害されないため、高機能化が容易であり、また、固化体は解砕するだけで元の状態に戻るため、再利用が容易である。
【００１１】
本発明は、調湿性と自硬性とを備えた天然鉱物の単独又は混合粉体を通常の建築用セラミックスの成形法によって任意の形状に成形した後、乾燥・固化した調湿建材である。セメント、樹脂などのような特別な硬化剤又は結合剤を使用しないことから、再利用できることを特徴とする。天然鉱物の配合量が多いほど高強度となるが、ＪＩＳ  Ａ  ５２０９で規定された陶磁器質内装タイルの規格、輸送及び施工現場でのハンドリングを考慮すると、その配合割合を５０wt％以上とするのが望ましい。この天然鉱物と混合する原材料には、焼成しないことから有機質、無機質など多種多様なものが使用できる。したがって、機能性原料の混合によって吸着・脱臭など新たな機能を付加することが容易であり、本発明による調湿建材の機能を多様化又は高度化することができる。また、本発明による調湿建材は天然鉱物の自硬性によって固化するため、解砕するだけで元の状態に戻り、再利用が容易である。
【００１２】
本発明は、調湿性と自硬性とを備えた天然鉱物の単独又は混合粉体を通常の建築用セラミックスの成形法によって任意の形状に成形した後、焼成して作製する調湿建材であり、ＪＩＳ  Ａ  ５２０９で規定された陶磁器質床タイルの規格を満足することを特徴とする。天然鉱物の配合量が多いほど高強度となるが、ＪＩＳ  Ａ  ５２０９の床タイルの規格を満足するためには、その配合割合は５０wt％以上とするのが望ましい。また、調湿性能及び焼成温度の関係は、調湿性能は焼成温度が高いほど小さくなり、強度は逆に大きくなるが、床タイルとして使用可能な調湿建材とするためには、６００〜９００℃の焼成温度とする。６００℃ぐらいの低温焼成で高強度にできるため、他の多孔質原料を配合してもその機能が阻害されないことから本発明による調湿建材の機能を多様化又は高度化することができる。
【００１３】
本発明で使用する調湿性と自硬性とを備えた天然鉱物は、オパーリンシリカとスメクタイトを主成分とした天然資源を開発して得られたものである。その吸着等温線並びに吸放湿変化図を図１〜２に示した。比較対照に用いたゼオライトに比べ、中・高湿度側における水蒸気吸着量並びに吸放湿機能が大きく、卓越した調湿性能を有している。この天然鉱物が備える自硬性はスメクタイトの特性に基づくものと考えられるが、特別な硬化剤又は結合剤を加えることなく固化し、その凝結力は他の粘土鉱物に比し卓越したものである。また、この天然鉱物は６００℃ぐらいの低温焼成によって陶磁器質床タイルの規格を満足する強度と耐摩耗性を発現するという比類のない特徴を有する。本発明の調湿建材は、天然鉱物のこれらの特性を利用することによってはじめて可能としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１５】
［実施例１］：本発明の請求項１に係る調湿建材
粒径１mm以下に粉砕したオパーリンシリカとスメクタイトとを主成分とし、調湿性と自硬性とを備えた天然鉱物（浅茅野層、ポンニタチナイ層、１７線川層等の地層に広く分布している：以下、ＯＰＳ粉体と略称する）、解膠剤、骨材、繊維質物及び増粘剤の混合粉体に所定の水を加えて混練し、それをコテによって石膏ボード下地に塗り付け、乾燥・固化した調湿建材を作製し、吸放湿機能と耐摩耗性とを測定した。骨材には珪藻土、パーライト、火山灰を使用し、繊維質物には古紙から再生したセルローズファイバーを使用したが、それらの配合比並びに測定結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
−−吸放湿機能の測定法−−
恒温恒湿機を用いて槽内温度を一定にし、２４時間毎に湿度を変動させて試料の吸湿率を測定し、その差を吸放湿機能とするが、槽内の温度は２５℃、変動させる湿度は低温度側を５０％、高湿度側を９０％とした。当然ながら、吸放湿機能が大きいほど調湿性（調湿作用）も大きい。
【００１８】
−−耐摩耗性Ａの測定法−−
試料表面を荷重４５０グラムのブラシ（ＪＩＳ  Ａ  ６９０９で規定された黒豚の剛毛製）で左右に１０００回擦った後、擦り減った量を測定する。それをグラム数で表し、摩耗減量とするが、それが小さいほど耐摩耗性は大きい。
【００１９】
［比較例１］
ＯＰＳ粉体の代わりにセメントを硬化剤として用いた以外は実施例１と同じ原料を使用して同じ方法で作製した試料について、同様の方法で吸放湿機能と耐摩耗性を測定した。その配合比並びに測定結果を表１に示した。
【００２０】
［実施例２］：実施例１を高機能化した調湿建材
骨材の一部に高機能調湿原料を使用し、実施例１と同様の方法で調湿建材を作製し、その吸放湿機能と耐摩耗性Ａを測定した。その配合比と測定結果を表１に示した。
【００２１】
［実施例３］：本発明の実施例２を再利用した調湿建材
実施例２の調湿建材の石膏ボード下地から分離・解砕したものを用いて、同様の方法で調湿建材を作製し、その吸放湿機能と耐摩耗性Ａを測定した。その測定結果を表１に示した。
【００２２】
以上の実施例及び比較例から明らかなように、ＯＰＳ粉体を利用した左官用調湿建材は、固化した時の凝結力が大きく、セメントを硬化剤に使用するよりも耐摩耗性に優れ、それ自体の機能が付加されることによって、吸放湿機能が大きい。また、骨材等に機能性原料を利用すれば、特別な硬化剤や結合剤を使用しないためにその機能が阻害されないことから、材料設計が容易であり、作製する左官用調湿建材の機能を高度化又は多様化することができる。さらには、一旦固化したものも分離・解砕するだけで元の状態に戻るため、再利用が容易である。
【００２３】
［実施例４］：本発明の請求項２に係る調湿建材
ＯＰＳ粉体単独又はそれと高機能珪藻土を配合した混合粉体を用いて加圧成形機でタイル状に成形後、乾燥・固化することによって調湿建材を作製し、その曲げ強度と吸放湿機能並びに耐摩耗性Ｂを測定した。その配合例と測定結果とを表２に示した。
【００２４】
【表２】
0003659867.tif 000003
【００２５】
−−耐摩耗性Ｂの測定法−−
ＪＩＳ  Ａ  ５２０９で規定されている陶磁器質床タイルの摩耗試験法で摩耗減量を測定し、それをグラム数で表して耐摩耗性を評価した。なお、ＪＩＳ規格の陶磁器質床タイルの耐摩耗性は摩耗減量が０．１ｇ以下である。
【００２６】
［比較例２］
実施例４と比較対照するために、市販されている２種類の調湿セラミックスの吸放湿機能と耐摩耗性Ｂとを測定した。それらの主原料と測定結果とを表３に示した。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
以上の実施例及び比較例から明らかなように、ＯＰＳ粉体を利用した定形調湿建材は、成形・乾燥・固化によって作製したものであるが、焼成することによって作製した市販の調湿セラミックスに匹敵もしくはそれを上回る強度と耐摩耗性とを備えている。焼成しないためにＯＰＳ粉体と配合する原料には有機質物を含めて多様なものが利用でき、目的とする材料の設計が容易でありその機能を高度化又は多様化することができる。また、作製した調湿建材は解砕するだけで元の状態に戻るために再利用が容易である。
【００２９】
［実施例５］：本発明の請求項３に係る調湿建材
ＯＰＳ粉体を用いて加圧成形機でタイル状に成形後、６００〜９００℃で焼成することによって調湿建材を作製し、その曲げ強度と吸放湿機能並びに耐摩耗性Ｂを測定した。焼成温度別測定結果を表４に示した。
【００３０】
【表４】
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【００３１】
［実施例６］：実施例５を高機能化した調湿建材
ＯＰＳ粉体と高機能珪藻土を配合した混合粉体を用いて、加圧成形機でタイル状に成形後、８５０℃で焼成することによって調湿建材を作製し、その曲げ強度と吸放湿機能並びに耐摩耗性Ｂを測定した。その配合比と測定結果を表５に示した。
【００３２】
【表５】
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【００３３】
［比較例３］
実施例４及び６で使用した高機能珪藻土粉体単独を用いて、同様の方法で成形後、８５０〜１１５０℃で焼成することによって調湿建材を作製し、その吸放湿機能と耐摩耗性Ｂとを測定した。焼成温度別測定結果を表６に示した。ここで使用した高機能珪藻土は従来技術の項で述べた、特許第２６５２５９３に記載されている稚内層珪藻土である。
【００３４】
【表６】
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【００３５】
以上の実施例から明らかなように、ＯＰＳ粉体単独で作製した調湿セラミックス建材は、６００℃の低温焼成で表３に示した市販の調湿セラミックスよりも強度は大きく、耐摩耗性は陶磁器質床タイルのＪＩＳ規格を満足する。
【００３６】
ＯＰＳ粉体単独で作製した調湿セラミックス建材の焼成温度と吸放湿機能、耐摩耗性及び曲げ強度の関係を図３〜５に示す。吸放湿機能は焼成温度と負の相関関係となるが、耐摩耗性と曲げ強度は正の相関関係となる。床タイルの耐摩耗性の規格を満足し、市販の調湿セラミックスＢの吸放湿機能以上とするためには９００℃以下の焼成温度とする。
【００３７】
ＯＰＳ粉体に高機能珪藻土を配合して高機能化することができるが、表５並びに図４に示した高機能珪藻土のセラミックス特性から明らかなように、耐摩耗性はＯＰＳ粉体のセラミックス特性に支配されることから、その配合比は最大５０％とする。
【００３８】
比較例の高機能珪藻土単独で作製した調湿セラミックスの焼成温度と吸放湿機能、耐摩耗性及び曲げ強度の関係を示したものが図６〜８である。これらの図から明らかなように表２に示したＯＰＳ粉体単独で作製した不焼成の調湿建材の曲げ強度及び耐摩耗性に匹敵するものとするためには、１０５０℃以上で焼成する必要があるが、焼結によって吸放湿機能がほとんど失われる。床タイルの規格を満足する耐摩耗性を有するものとするためには、１１００℃以上の高温焼成が必要となり、吸放湿機能が無くなることから調湿建材とならない。しかし、実施例６で示したように、ＯＰＳ粉体に配合する原料として使用することによって、床タイルとして使用可能な耐摩耗性を有する調湿セラミックス建材を作製することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の調湿建材はいずれも調湿性能が優れていることから、建築物の各部位に使用することによって、建築物の湿害を防止し、室内環境を快適かつ健康的に保つばかりでなく、建築物の耐久性を向上することができながら、セメントや樹脂などの特別な硬化剤又は結合剤を使用しないことから、リサイクルが容易であり、建築廃材の削減と環境負荷の低減に寄与する。
【００４０】
さらに、セラミックスとした調湿建材は優れた強度と耐摩耗性とを有していることから、建築物のフロアや家具の部材として使用することができ、住環境をより健康的に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＰＳ及びゼオライトの２５℃における水蒸気吸着等温線図である。
【図２】ＯＰＳ及びゼオライトの２５℃における吸放湿変化図である。
【図３】ＯＰＳ粉体単独で作製した調湿セラミックス建材の焼成温度と吸放湿機能との相関図である。
【図４】ＯＰＳ粉体単独で作製した調湿セラミックス建材の焼成温度と曲げ強度との相関図である
【図５】ＯＰＳ粉体単独で作製した調湿セラミックス建材の焼成温度と摩耗減量との相関図である。
【図６】高機能珪藻土単独で作製した調湿セラミックス建材の焼成温度と吸放湿機能との相関図である。
【図７】高機能珪藻土単独で作製した調湿セラミックスの焼成温度と曲げ強度との相関図である。
【図８】高機能珪藻土単独で作製した調湿セラミックスの焼成温度と摩耗減量との相関図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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