(57)【要約】【課題】  高温多湿な日本の住宅の内装材として、軽くて、破断しない調湿機能を有する調湿建材ボードを、安価なせっ器粘土を活用して提供すること。【解決手段】  有機繊維多孔体を構成する気孔の中に、消石灰５〜４０ｍａｓｓ％とせっ器粘土６０〜９５ｍａｓｓ％との混合粉末の固形分濃度が３０〜５０ｖｏｌ％の水を溶媒として使用したスラリーを含浸させ、乾燥、炭酸固化させることにより作製した、かさ比重が０．８〜１．５、曲げ強さが２〜９ＭＰａで、１８０°に折り曲げても破断しない調湿建材ボードとその製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機繊維製多孔体を構成する気孔中に、消石灰とせっ器粘土を原料とする混合粉末、及び水からなるスラリーを含浸させ、乾燥、炭酸固化することにより得られた調湿建材ボード。
【請求項２】
消石灰５〜４０ｍａｓｓ％とせっ器粘土６０〜９５ｍａｓｓ％の範囲で混合した粉末をスラリー原料とする請求項１の調湿建材ボード。
【請求項３】
せっ器粘土中に含有される結晶性の悪い粘土鉱物のもつ表面吸着水及び層間水構造を調湿機能として利用した請求項１または２の調湿建材ボード。
【請求項４】
有機繊維製多孔体を構成する気孔中に、消石灰、せっ器粘土及び水によるスラリーを含浸させ、乾燥、炭酸固化する調湿建材ボードの製造方法において、消石灰とせっ器粘土の混合比及びスラリーの固形分濃度によりかさ比重や調湿特性を調整することを特徴とする製造方法。
【請求項５】
消石灰５〜４０ｍａｓｓ％とせっ器粘土６０〜９５ｍａｓｓ％の範囲で混合した粉末をスラリー原料とする請求項４の調湿建材ボードの製造方法。
【請求項６】
消石灰とせっ器粘土との混合物の固形分濃度が３０〜５０ｖｏｌ％であるスラリーを使用する請求項４または５の調湿建材ボードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、せっ器粘土、炭酸カルシウム、及び有機繊維との複合体からなる調湿建材ボードとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  日本の気候が高温多湿であることから、昔の住宅は、木材や土壁が建材として使用され、比較的空気の抜けやすい、湿気がたまりにくい住宅構造であった。しかし、夏の暑さ、冬の寒さへの対策として、またエネルギーの有効活用を目的として、最近の住宅は高断熱・高気密化が進み、結果として室内外の温度差も大きくなり、構造的に結露を生みやすい住環境となっている。さらに、加湿器ややかんのスチームなども高湿度の住環境を生みやすくしている。【０００３】  この様な状況の下、壁材として古くからある土壁の良さが見直され、回帰する動きもあるが、土壁の施工には熟練左官工が必要であり、かつ施工期間が極めて長いなどの理由により、優れた調湿機能を有するにもかかわらず、土壁施工は増加しているとはいえない。一方、多孔質無機粉末である鹿沼土や珪藻土と粘土との混合物を成形した後、８００℃前後の温度で焼成した調湿建材が開発され市販されている。これらは、十分な調湿機能を有しているが、焼成工程を要することによる化石燃料の燃焼による炭酸ガス放出、多孔質無機粉末が従来の建材用原料としては比較的高価であり、最終製品の価格が高くなること、さらには重くて、かつ割れるなどの破壊が生じやすい等の問題を有している。また、上記多孔質無機粉末を石こう、セメント、あるいは樹脂等で固化体とした調湿建材も製造販売されているが、多孔質無機粉末の配合量も多く、重くて、割れるなどの破壊が生じやすい等の問題を有しており、短繊維で強化されている製品でも割れる、破壊するという問題を解決するには至っていない。【０００４】  特許文献１では、調湿性の付与材である天然多孔質材が１００重量部に対して、セピオライトは３０〜５０重量部、消石灰は６０〜９０重量部、天然強化繊維は１〜５重量部、水は２０〜４０重量部からなる調合素地を成形後、常温で養生することにより製造できる天然多孔質壁材が提案されているが、天然多孔質材としている鹿沼土、珪藻土、ゼオライトの水を除去した無機物素地中の配合割合は４０〜５０ｍａｓｓ％と高く、また建材用原料としては比較的高価であるセピオライトを調湿付与材及び素地強化材として使用していることから、本技術により製造される天然多孔質壁材の原料単価は高くなる。【０００５】  特許文献２では、炭酸カルシウムが１５〜６５％、非晶質シリカが１５〜４５％並びに骨材又は多孔質材の一方又は双方が６０％以下含まれ、さらに０．１〜０．５容量％の有機短繊維を含有していることを特徴とする調湿建材が開示されており、有機短繊維を添加することにより高強度化や、切断加工等におけるチッピング防止等の問題解決はなされているものの、陶磁器と同様に折れれば、破壊するという問題を解決するには至っていない。【０００６】  特許文献３では、可塑性を有するカオリン鉱物を成形した後、９００〜１１００℃で仮焼後、アルカリ性溶液に浸せきさせて多孔質化することを特徴とする調湿内装壁材の製造方法が開示されているが、焼成過程を必要とするゆえのコスト高及び炭酸ガス排出の問題、及び多孔質化に使用するアルカリ性溶液の排出処理の問題等がある。【０００７】  特許文献４では、有機繊維または鉱物質繊維に加水処理および解繊処理を施して天然鉱物粉体を混合し、この混合物を加圧成形および固化処理して板状となすことを特徴とする調湿性繊維板の製造方法を開示しているが、使用する繊維は短繊維であることから、高強度化は期待できても、折り曲げた際破壊すること、使用する天然鉱物がオーパリンシリカやスメクタイトを主成分とする鉱物、ベントナイト、あるいは木節粘土などの１ｋｇあたり５０円以上の原料を使用すること、および成形助剤や固化後の増強材としてメトローズを使用しているなど、安価な実用調湿材を製造するには未だ検討すべき問題がある。【０００８】  特許文献５では、粒度が１００μｍ以下の吸放湿性材料を３０〜６０重量％と水硬性物質、充填物質および補強繊維を含有してなる調湿性建材を提案しており、配合原料スラリーを抄造機を使用して板状とし、蒸気養生後乾燥して製品としている。【０００９】  一方、特許文献６及び７では、多孔質体であるポリエステル繊維製ボードに、有機バインダーと無機粉末の水を溶媒として使用したスラリーを含浸させ、剛性がなく、燃えやすいポリエステル繊維製ボードに難燃性や剛性を付与している。さらに、特許文献８では、多孔質体であるポリエステル繊維製ボードに、有機バインダーとカーボン粉末及びフェライト粉末とにより構成される水を溶媒としたスラリーを含浸させ、乾燥することにより電波吸収体を開示している。これらは、ポリエステル繊維ボードの気孔に、無機粉末を有機バインダーにより固定化したものである。
【特許文献１】特開２０００−１１０３００号公報
【特許文献２】特開２００２−３０７３５号公報
【特許文献３】特開平１１−２９３７３号公報
【特許文献４】特開２００３−１１７９１１号公報
【特許文献５】特開２００３−９６９３０号公報
【特許文献６】特開２００３−９４５８２号公報
【特許文献７】特開２００３−２２１４５３号公報
【特許文献８】特開２００３−２２４３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明の目的は、有機繊維製多孔体を構成する気孔中に、消石灰、せっ器粘土及び水によるスラリーを含浸させ、乾燥後、炭酸固化することにより、有機繊維により構成される気孔内に調湿性付与材であるせっ器粘土が固定されて得られた、軽量で１８０°に折り曲げても破断しない調湿建材ボードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明は、以下の（１）ないし（３）の調湿建材ボードを要旨としている。
（１）有機繊維製多孔体を構成する気孔中に、消石灰とせっ器粘土を原料とする混合粉末、及び水からなるスラリーを含浸させ、乾燥、炭酸固化することにより得られた調湿建材ボード。
（２）消石灰５〜４０ｍａｓｓ％とせっ器粘土６０〜９５ｍａｓｓ％の範囲で混合した粉末をスラリー原料とする（１）の調湿建材ボード。
（３）せっ器粘土中に含有される結晶性の悪い粘土鉱物のもつ表面吸着水及び層間水構造を調湿機能として利用した（１）または（２）の調湿建材ボード。【００１２】  また、本発明は、以下の（４）ないし（６）の調湿建材ボードの製造方法を要旨としている。
（４）有機繊維製多孔体を構成する気孔中に、消石灰、せっ器粘土及び水によるスラリーを含浸させ、乾燥、炭酸固化する調湿建材ボードの製造方法において、消石灰とせっ器粘土の混合比及びスラリーの固形分濃度によりかさ比重や調湿特性を調整することを特徴とする製造方法。
（５）消石灰５〜４０ｍａｓｓ％とせっ器粘土６０〜９５ｍａｓｓ％の範囲で混合した粉末をスラリー原料とする（４）の調湿建材ボードの製造方法。
（６）消石灰とせっ器粘土との混合物の固形分濃度が３０〜５０ｖｏｌ％であるスラリーを使用する（４）または（５）の調湿建材ボードの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】  安価な粘土瓦やレンガ等の原料であるせっ器粘土を調湿機能付与材として使用し、有機繊維製多孔体を構成する気孔中に、消石灰、せっ器粘土及び水によるスラリーを含浸させ、乾燥、炭酸固化することにより得られた、軽量で１８０°に折り曲げても破断しない、炭酸カルシウム、せっ器粘土及び有機繊維の複合体である調湿建材ボードを製造することができる。
【発明の実施をするための最良の形態】
【００１４】  原料として使用する消石灰およびせっ器粘土について説明する。
本発明における調湿建材ボードを作製する上で使用するスラリー原料の５〜４０ｍａｓｓ％の消石灰原料には、石灰石を仮焼して生石灰とした後、消化することにより消石灰とした原料を使用するができる。
【００１５】  また、本発明で使用するスラリー原料の６０〜９５ｍａｓｓ％のせっ器粘土としては、粘土瓦、レンガ、タイル、植木鉢等の生産に国内の陶業地で使用されている安価な原料を使用することができる。せっ器粘土は、第４紀の頁岩の風化物、凝灰質頁岩の風化物といわれ、主として石英、長石、結晶性の悪い雲母及び粘土鉱物により構成される、可塑性の大きい低級粘土である。一般に、板状形態を示す粘土鉱物の水には、粒子の表面に吸着する吸着水、粘土鉱物の結晶の層間に含まれる層間水、及び結晶構造の内部に含まれる結晶水の三種類が存在する。これらの中で吸着水及び層間水は、１００〜２００℃の温度域に加熱されると粘土鉱物中から放出されるが、再び室温に戻されると空気中の水分等を吸収し、吸着水及び層間水として粘土鉱物中に存在するという特性を有している。これまで木節粘土等、１ｋｇ当たり５０円以上の価格の粘土鉱物を調湿性付与材として使用した例はあるが、１ｋｇ当たり１〜３円と極めて安価なせっ器粘土を使用している事例はなく、粘土瓦やレンガ工場において、半湿式成形による成形体を約１５０℃での乾燥後、焼成工程まで時間が経過した場合、空気中の水分を吸着して重量増となる現象から、本発明ではせっ器粘土に含有される結晶性の悪い粘土鉱物の吸着水や層間水の可逆反応を調湿機能として利用できると考えたものである。したがって、製造される調湿ボードに使用されるせっ器粘土中の粘土鉱物の含有量が、最終の調湿機能に大きく影響するものである。
【００１６】  有機繊維製多孔体に使用される繊維は、これまで繊維長が５００μｍ〜３ｍｍのものが使用されてきた。本発明においては、ケナフ等の天然繊維、及びポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル等の合成繊維いずれでも良いが、調湿建材ボードの対破断性を満足させるには上記繊維長よりも極力長繊維のものが望ましい。また、有機繊維製多孔体に消石灰、せっ器粘土及び水によるスラリーを含浸することにより、炭酸カルシウム、せっ器粘土及び有機繊維の複合体である調湿建材ボードを作製することから、スラリーを含浸出来る限りにおいて、どのような有機繊維製多孔体でも良いが、有機繊維製多孔体は気孔率の高いものほどスラリーを含浸しやすく、かさ比重が０．１５以下、気孔率が８０％以上の有機繊維製多孔体であることが望ましい。
【００１７】  本発明は、上記有機繊維製多孔体を構成する気孔の中に、消石灰５〜４０ｍａｓｓ％とせっ器粘土６０〜９５ｍａｓｓ％との混合粉末の固形分濃度が３０〜５０ｖｏｌ％の水を溶媒として使用したスラリーを含浸させ、乾燥、炭酸固化することにより、有機繊維で構成された気孔中にせっ器粘土を炭酸カルシウムで固定した、軽量で１８０°に折り曲げても破断しない調湿建材ボードを提供するものである。
消石灰とせっ器粘土の混合比率は、消石灰の量が多くなるほど作製する調湿建材ボードの曲げ強さは大きくなるが、調湿機能は低下し、かつせっ器粘土に比較して消石灰の原料コストが高いことから、消石灰の混合比率は極力低い方が望ましい。
【００１８】  消石灰とせっ器粘土の混合物と水によるスラリーの固形分濃度が高くなるほど、作製された調湿建材ボードのかさ比重や曲げ強さは大きくなり、かつ高い調湿機能をもつようになる。例えば、気孔率８０％の有機繊維製多孔体中に固形分濃度３０ｖｏｌ％のスラリーを含浸させた場合、乾燥後には５６％の気孔を有するボードとなり、また固形分濃度５０ｖｏｌ％のスラリーを含浸させた場合は、乾燥後のボードは４０ｖｏｌ％の気孔を有することになり、当然のことながら消石灰とせっ器粘土の混合比率が同じであれば、固形分濃度の高いスラリーを含浸させたボードのかさ比重は大きくなり、ボード中に占めるせっ器粘土の含有率も高くなることから、高い調湿機能をもつこととなる。ただし、スラリーの固形分濃度はスラリーの粘性を左右し、固形分濃度が低い場合、スラリー中に有機繊維製多孔体を浸すというような簡便な操作で、スラリーを有機繊維製多孔体中に含浸することが可能である。一方、スラリーの固形分濃度が高くなると、高い圧力での圧入法、あるいは減圧度の高い減圧法によりスラリーを有機繊維製多孔体に含浸させる必要がある。しかしながら、スラリーの固形分濃度が３０〜５０ｖｏｌ％の範囲であり、かつ有機繊維製多孔体の気孔率が８０％以上であれば、簡便な方法でスラリーを有機繊維製多孔体中に含浸することが可能である。
【００１９】  次に、消石灰とせっ器粘土の混合物と水によるスラリーの調製方法は、一般によく使われる撹拌機でも良いが、低級粘土であるせっ器粘土中に石英等の粗粒子を含有している場合が多いことから、ボールミル、ポットミル、コニカルミル等の汎用的な湿式粉砕機を用いる方が使用する原料の歩留まりを高くするという点で良い。
【００２０】  消石灰とせっ器粘土の混合物と水によるスラリーを含浸させた有機繊維製多孔体の乾燥方法は、自然乾燥でも、強制的に加温して乾燥しても、いずれでも良い。ただし、せっ器粘土の層間水構造を破壊する温度域以下、さらに有機繊維製多孔体に使用する繊維の融点以下の温度であれば、強制乾燥法により短時間で乾燥するのも良い方法である。
【００２１】  消石灰とせっ器粘土を含浸させた有機繊維製多孔体を炭酸固化することにより調湿建材ボードとする方法は、反応時間はかかるものの空気中に放置し、空気中に含まれる炭酸ガスにより固化させても良いし、炭酸ガス雰囲気中で強制的に炭酸固化させても良い。いずれにしても、乾燥過程で消石灰とせっ器粘土を含浸させた有機繊維製多孔体を絶乾状態にするよりは、若干の水分を残した状態で乾燥過程を終了させる方が、炭酸固化過程で炭酸ガスによる炭酸化反応が水を媒体として進むことから望ましい。
【００２２】  以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２３】  種々の有機繊維で作製された不織布等、種々の有機繊維製多孔質体があるが、実験にはポリエステル繊維製ボードを有機繊維製多孔質体として使用した。
【実施例１】
【００２４】  太さ２０デニールのポリエステル繊維７０％に対して低融点繊維を絡めた太さ４デニールのポリエステル製繊維３０％からなる不織布を、温度１８０℃、圧力１０ＭＰａで１分間プレスした、かさ比重０．１４のポリエステル繊維製ボードを有機繊維製多孔質体として使用した。【００２５】  入交産業製消石灰（雪印）２０ｍａｓｓ％とせっ器粘土８０ｍａｓｓ％の混合粉末に対して、スラリーの固形分濃度が４０ｖｏｌ％となるように水を添加し、ボールミルを使用して１６時間粉砕・混合することにより調製したスラリーを、かさ比重０．１４、２５０×２５０×４．５ｍｍ及び２００×５０×４．５ｍｍのポリエステル繊維製ボードに含浸させた後、乾燥させ、さらに炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化することによりボードを作製した。使用したせっ器粘土としては、香川県内で粘土瓦用原料として使用されている豊中粘土、山本粘土及び丸亀粘土、愛知県三河地区で瓦用原料として調合・販売されている（株）カオリンの配合土、兵庫県淡路島でいぶし瓦用原料として（株）平成産業で使用されている鳥飼粘土、さらに岐阜県多治見市で産出する高田せっ器粘土の計６種類である。これらせっ器粘土は粘土瓦、レンガ、タイル、陶管の原料として使用されており、主たる構成物質としては石英、長石及び結晶性の悪いカオリン鉱物、クロライト、イライトなどの粘土鉱物である。【００２６】  上記６種類のせっ器粘土を含浸させたボードについて、ポリエステル繊維製ボードの多孔質部への消石灰とせっ器粘土混合物の含浸率、及び試作した２００×５０×４．５ｍｍのボードについて三点曲げ法による曲げ強さ、アルキメデス法によるさ比重を測定した。さらに、試作したボードの２５０×２５０ｍｍの一面を残し、他の５面をアルミニウム製テープで被覆することにより封止し、これを温度２５℃、湿度５０％の恒温恒湿槽中に２４時間おいた後、槽内を温度２５℃、湿度９５％とし、２４時間経過後のボードの重量増変化を吸湿量（ｇ／ｍ２）として測定した。その後、恒温恒湿槽内を温度２５℃、湿度５０％とし、２４時間経過後の重量減変化を放湿量（ｇ／ｍ２）として測定し、これら測定結果を表１に示す。【００２７】
【表１】
2006027997.tif 000002
【００２８】  表１において、含浸率はいずれのせっ器粘土を用いた試料においても４０ｖｏｌ％前後の値を示して、ポリエステル繊維製ボードに消石灰とせっ器粘土の混合粉末を所定量含浸し得たといえる。かさ比重は１．０５〜１．１６の値で、軽量なボードとなっている。ポリエステル繊維製ボードのかさ比重は０．１４であることから、含浸前のボードは約８６ｖｏｌ％の気孔を有するものと考えられる。一方、含浸率は約４０ｖｏｌ％であることから、炭酸固化したボードは、ポリエステル繊維約１４ｖｏｌ％、炭酸カルシウムとせっ器粘土の混合物約３４ｖｏｌ％、気孔５２ｖｏｌ％により構成されているものと考えられ、この気孔量の多いことがかさ比重の小さい原因であるといえる。曲げ強さは、５．７〜８．４ＭＰａの間の値となっているが、炭酸固化したボードは、ポリエステル繊維を含有していることから、曲げ試験後の試料は折れてはいるものの、破断しない状態であった。次に、吸湿量は１０３〜１５５ｇ／ｍ２、放湿量は８９〜１４３ｇ／ｍ２の値を示しており、使用するせっ器粘土の種類により異なるが、厚みが０．４５ｍｍと薄く、かさ比重が小さく、折れても破断しない高性能の調湿ボードが開発できたといえる。
【実施例２】
【００２９】  実施例１と同一の消石灰２０ｍａｓｓ％と豊中粘土８０ｍａｓｓ％の混合粉末を使用した３０、３５、４０、４５，５０ｖｏｌ％の５種類のスラリーをポリエステル製繊維ボードに含浸させ、乾燥、炭酸固化させたボードを作製し、実施例１と同様の評価試験を行った。表２に含浸したスラリー濃度と試作した固化体ボードの諸物性を示す。【００３０】
【表２】
2006027997.tif 000003
【００３１】  表２において、含浸率はいずれの試料においてもスラリーの固形分濃度に近い値となっており、ポリエステル繊維製ボードに消石灰と豊中粘土の混合粉末を所定量含浸し得たといえる。スラリーの固形分濃度及び含浸率の増加と共に、かさ比重は０．８２〜１．４１の間で増加しており、スラリー濃度の低い試料ほど含浸率も低く、作製されたボードに占める空隙率が高くなることから、当然小さい値を示す。曲げ強さについても、スラリーの固形分濃度及び含浸率の増加と共に、２．４〜８．４ＭＰａの間で増加しており、これはポリエステル繊維製ボードへの含浸率によるものである。また、本実施例においても、含浸率の差に関係なく、いずれの曲げ試験後のボードについても、折れても破断はしていなかった。次に、吸湿量は１２４〜１８３ｇ／ｍ２、放湿量は１１３〜１６９ｇ／ｍ２と、スラリーの固形分濃度及び含浸率の増加と共に増加しており、最も吸・放湿量の小さい試料７でも、厚みが０．４５ｍｍと薄く、かさ比重が小さく、折れても破断しない高性能の調湿ボードであるといえる。
【実施例３】
【００３２】  実施例１と同一の消石灰５〜４０ｍａｓｓ％と豊中粘土６０〜９５ｍａｓｓ％を使用した５種類の混合粉末について、４０ｖｏｌ％のスラリーを調製し、ポリエステル製繊維ボードに含浸させ、乾燥、炭酸固化させたボードを作製し、実施例１と同様の評価試験を行った。表３に含浸した混合粉末の配合割合と試作した固化体ボードの諸物性を示す。【００３３】
【表３】
2006027997.tif 000004
【００３４】  表３において、含浸率はいずれの試料においてもスラリーの固形分濃度に近い値となっており、ポリエステル繊維製ボードに消石灰と豊中粘土の混合粉末を所定量含浸し得たといえる。いずれの試料においても、かさ比重は１．０８〜１．１７の値であり、本実施例においても軽量な固化体ボードとなっている。曲げ強さは消石灰配合量の増加と共に、増加しているが、消石灰２０ｍａｓｓ％以上ではほぼ一定の値となっている。また、本実施例においても、いずれの曲げ試験後のボードについても、折れても破断はしていなかった。次に、吸湿量は１７３〜２１７ｇ／ｍ２、放湿量は１２４〜１７２ｇ／ｍ２と、豊中粘土配合量の増加と共に大きい値となっており、せっ器粘土の吸・放湿機能が確認され、本実施例で作製した固化体ボードについても、厚みが０．４５ｍｍと薄く、かさ比重が小さく、折れても破断しない高性能の調湿建材ボードであるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】  安価な瓦、レンガ等の原料であるせっ器粘土を調湿機能付与材として使用した、炭酸カルシウム、せっ器粘土及び有機繊維の複合体である調湿建材ボードを、高温多湿な日本の住宅の内装材として利用できる可能性がある。