(57)【要約】【課題】  高生産性かつ均質性に優れた蓄熱性セメント硬化体を提供すること。【解決手段】  マトリックスにセメント水和物を含む比重が１．０以上の無機質硬化体であって、面積が２５〜９００mm2で、かつ長さ／幅の比が１〜１．５である蓄熱材含浸木材チップを含有し、原料となるセメントスラリーのビガー針試験における終結時間が１００分以内であることを特徴とする蓄熱性無機質硬化体。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスにセメント水和物を含む比重が１．０以上の無機質硬化体であって、面積が２５〜９００mm2で、かつ長さ／幅の比が１〜１．５である蓄熱材含浸木材チップを含有し、原料となるセメントスラリーのビガー針試験における終結時間が１００分以内であることを特徴とする蓄熱性無機質硬化体。
【請求項２】
木材チップに含浸される蓄熱材が、相転移温度２０〜５０℃の疎水性物質である請求項１記載の蓄熱性無機質硬化体。
【請求項３】
蓄熱材の含有量が、硬化体中に１〜１３質量％である請求項１又は２記載の蓄熱性無機質硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱性のセメント硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題、特に温暖化問題に対する関心が高まり、二酸化炭素削減策が注目されている。このため、居住空間の快適性を維持し、少ないエネルギーで効率良く冷暖房を行うため、「断熱」がクローズアップされ、建物自体の気密性を高め、床や天井に断熱性の高い材料を配置し、室内と室外の熱移動を極力抑える高気密・高断熱対策が広く行われてきた。
【０００３】
一方、地熱、太陽熱等の自然熱や、冷暖房等の熱エネルギーをセメント、コンクリートで構成された躯体の一部に蓄え、必要なときにそれを取り出すようにする蓄熱技術を住宅に応用することによって、快適性や省エネルギー性を向上させようとする試みも行われている。
住宅に用いられる建材は様々な種類があるが、特にセメントを結合材とした建材（サイディング材、コンクリート、木片セメント板、スレート板等）は、耐久性、耐火性、高強度といった点から、広く普及している。
【０００４】
セメント水和物を主要構成物として建材は、そのまま蓄熱部材として利用することが可能であるが、板厚を厚くしなければ十分な蓄熱容量を確保できず、重量が大きくなり、取扱いが困難になる問題があった。このため、潜熱蓄熱機能を有する材料を、建材内に配合又は配置することにより、蓄熱材として利用できる建材の提案がなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、無機系の蓄熱材を合成樹脂製チューブに充填したものを内設した蓄断熱材が提案されている。この蓄断熱材は、硬化体内部に蓄熱性のチューブを配するものであるが、チューブの配置位置が悪いと蓄放熱性能が十分発揮されないため、チューブを硬化体内に厳密に配置する必要があり、生産効率が悪いという問題があった。また、チューブを配置するため、チューブ径以上の板厚が必要であり、硬化体を薄肉化することはできない。
【０００６】
硬化体内に蓄熱材を均質に配置するため、特許文献２には、蓄熱材を内包したマイクロカプセルを含有する蓄熱性ボードが提案されている。この技術は、蓄熱材をマイクロカプセルに封入するため、セメント等の結合剤中への蓄熱材の漏出を抑制し、硬化体内に均質に蓄熱材を配置することができ、硬化体の薄肉化も可能である。しかしながら、セメント系建材のスラリーは、砂、石等の骨材が混入されているため、スラリー混練中にマイクロカプセルが破壊され、蓄熱材料が漏出されてしまう可能性が高い。また、マイクロカプセルは非常に細かいため、成形工程で良好なスラリーの流動性を維持するのは困難である。さらに、マイクロカプセル自体が非常に高価であるため、製造コストが上昇する問題もあった。
【０００７】
特許文献３には、セメント系建材の骨材に利用される多孔質担持体に潜熱蓄熱材を含浸させ、表面をアクリル樹脂等の有機樹脂で被覆した蓄熱材料が提案されている。これは、マイクロカプセルに比べれば安価に製造できるとしているが、蓄熱材を含浸させる工程と被覆する工程の二段階ステップが必要であり、製造工程が複雑になる。また、被膜の膜厚をコントロールするのが非常に難しい。
【０００８】
また、特許文献４には、木材、パーライト、バーミキュライト等の骨材を撥水処理し、これに潜熱蓄熱材を含浸させたのち、基材中に混合分散させて成形を行う蓄熱建材の製法が提案されている。この方法では、撥水処理により材が骨材とスラリー中の水分の接触を妨げることから、蓄熱材の溶出を防ぐとしている。被膜工程に比べ簡易な方法であるが、撥水処理剤と蓄熱材を含浸させるため、含浸工程ごとに乾燥工程を実施しなければならず、生産効率が悪いという問題があった。
【特許文献１】特開昭５８−２３７９号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１３９７号公報
【特許文献３】特開２００４−７５７１１号公報
【特許文献４】特開昭６２−１４８５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、高生産性かつ均質性に優れた蓄熱性セメント硬化体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、斯かる実情に鑑み、種々検討した結果、蓄熱材を含浸させた木材チップの大きさを特定するとともに、スラリーの凝結硬化時間を制御することにより、木材チップからの蓄熱材の漏出を抑えることができ、蓄熱性能を効率良く発揮できる蓄熱性無機質硬化体が得られることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
すなわち、本発明は、マトリックスにセメント水和物を含む比重が１．０以上の無機質硬化体であって、面積が２５〜９００mm2で、かつ長さ／幅の比が１〜１．５である蓄熱材含浸木材チップを含有し、原料となるセメントスラリーのビガー針試験における終結時間が１００分以内であることを特徴とする蓄熱性無機質硬化体を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の硬化体は、木材チップからの蓄熱材の漏出を抑えることができ、効率良く蓄熱性能を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明で用いる木材チップは、面積が２５〜９００mm2、好ましくは５０〜４００mm2で、かつ長さ／幅の比が１〜１．５、好ましくは１〜１．２であることが必要である。このような大きさの木材チップを用いることにより、含浸させた蓄熱材の漏出が防止され、強度特性も良好となる。面積が２５mm2未満では、含浸させた蓄熱材が容易に漏出してしまい、９００mm2を超えると、硬化体内で木材チップを均一に分散させるのが困難となり、所望の蓄熱性能を発揮させることができない。また、長さ／幅の比が１〜１．５の範囲外では、形状が細長くなるため、スラリー混合時に他の骨材とぶつかって折れやすくなる。折れると、上記面積が確保できず、蓄熱材が漏出しやすくなってしまう。
【００１４】
本発明において、木材チップの大きさ（厚さ、長さ、幅）は、まず、ひとつのチップを水平面上で安定に静置させ、水平面からの垂直方向の長さの平均値を「チップの厚さ」とする。次にチップの厚さと直交する軸の最大のものを「チップの長さ」とする。最後に、チップの長さと平面上で直交するもので最大値と最小値の平均値を「チップの幅」とする。また、本発明の「チップ」とは、厚さ＝幅となる大きさまでをいう。
面積は、木材チップを水平面で安定にに静置させ、上方に固定したデジタルカメラで真上から撮影する。その写真をパソコンに取り込み、高速・高精度画像処理システムを用いて白色・黒色の２値化を行い、チップの面積を算出して求めることができる。
【００１５】
なお、木材チップの材質や空隙率は特に制限されないが、材質は、スギ等が好ましく、空隙率は、６５〜８０％のものが好ましい。空隙率は次式により求めることができる。
【００１６】
【数１】
2006248834.tif 000002
【００１７】
木材チップに含浸させる蓄熱材としては、相転移温度が２０〜５０℃の疎水性物質が好ましい。かかる疎水性物質は、セメントスラリー中の混練水となじみにくい性質を有するもので、パラフィン系物質等が挙げられる。より具体的には、ｎ−オクタデカン、ｎ−ヘキサデカン、ｎ−エイコサン、ｎ−ドコサン、ｎ−テトラコサン等が挙げられる。
これらの蓄熱材は、所望の蓄熱温度に応じて、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１８】
木材チップへの蓄熱材の含浸量は、目的とする性能等に応じて適宜選択することができ、特に制限されないが、配合設計を容易にする点で、木材チップの空隙を１００％充填する量であるのが好ましい。
また、木材チップへの蓄熱材の含浸方法も特に制限されないが、例えば、融点にて融解した蓄熱材液中に木材チップを減圧下で浸漬する方法等が挙げられる。
【００１９】
蓄熱材を含浸させた木材チップは、硬化体中に５〜１５質量％、特に７〜１２質量％含有させるのが、スラリーの作業性が良好であるので好ましい。
また、蓄熱材は、硬化体中に１〜１３質量％、特に５〜１０質量％含有させるのが、十分な蓄熱性のが得られるので好ましい。
【００２０】
本発明の無機質硬化体は、マトリックス中にセメント水和物を含むものであるが、原料となるセメントスラリー（木材チップを加えたの後のスラリー）のビガー針試験における終結時間は１００分以内、好ましくは６０分以内であることが必要である。１００分を超えるものでは、木材チップからの蓄熱材の漏出を防止することができない。
本発明において、ビガー針試験の終結時間は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に規定される方法によって測定される。
【００２１】
上記のような終結時間のものであれば、セメントスラリーは特に制限されず、セメントとしては、普通ポルトランドセメントや、早強セメント、ジェットセメント、アーウィン系セメント等の超速硬セメント等を使用することができる。
また、セメントスラリー中には、硬化促進剤、急結剤、スラリー流動化剤、スラリー粘性調整剤、減水剤、各種分散剤等の混和剤を添加することができる。
【００２２】
本発明の無機質硬化体は、マトリックス中にセメント水和物以外に、ＣＳＨやトバモライト等のケイ酸カルシウム化合物などを含有していてもよい。また、補強、加工性付与、軽量化、増量等の目的で、フィラー材を含有してもよい。フィラー材としては、木質繊維やパルプ繊維、その他の無機・有機軽量骨材等が挙げられ、目的とする製品の性能に応じて選択し、配合量を調整して用いることができる。
【００２３】
本発明の無機質硬化体は、このようなセメントスラリーに、蓄熱材を含浸させた木材チップを添加・混合し、通常の方法により成型することにより製造される。
得られる無機質硬化体の比重は１．０以上、好ましくは１．０〜１．５のものである。
【実施例】
【００２４】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。なお、実施例において用いた成分は、以下のとおりである。
１．セメント：早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
：スーパージェットセメント（太平洋セメント社製）
【００２５】
２．硬化促進剤：
（１）アーウィン系速硬材（電気炉を用いて常法により製造したアーウィン（3CaO・3Al2O3・CaSO4）、2CaO・SiO2及び4CaO・Al2O3・Fe2O3をそれぞれ６０質量％、３０質量％及び５質量％含み、ブレーン比表面積３８００cm2／ｇに調整したもの）
（２）硫酸アルミニウム・１８水和物
（３）ショットマスターＨ（カルシウムアルミネート系鉱物、太平洋マテリアル社製）
【００２６】
３．水：水道水
４．減水剤：ナフタレンスルホン酸系減水剤
５．硅砂：三河硅砂７号（三河工業社製）
【００２７】
６．蓄熱材含浸木材チップ
木材チップＡ：面積６６０mm2（長さ３０mm×幅２２mm×厚み３mm）
木材チップＢ：面積１００mm2（長さ１０mm×幅１０mm×厚み５mm）
木材チップＣ：面積２０mm2（長さ５mm×幅４mm×厚み３mm）
木材チップＤ：面積１０５０mm2（長さ３５mm×幅３０mm×厚み２５mm）
木材チップを、乾燥機にて絶乾状態にした後、２Ｌのポリビーカーに入れ、蓄熱材（ｎ−オクタデカン）に浸浸させる。ビーカーをそのまま減圧容器に入れ、真空ポンプで速やかに減圧し、木材チップに蓄熱材を含浸させる。その後、乾燥機にて、２０℃で２４時間乾燥させて、蓄熱材含浸木材チップとした。
なお、木材チップの面積は、各木材チップを水平面に静置させ、真上からデジタルカメラで撮影し、その写真をパソコンに取り込み、高速・高精度画像処理システムＸＶ−１０００（キーエンス社製）を用いて白色・黒色の２値化を行い、チップの面積を算出して求めた。
【００２８】
実施例１〜４、比較例１〜４
セメント原料、硅砂、硬化促進剤を、表１に示す割合で乾式混合した後、予め減水剤０．３３部を添加した混練水２４部に投入し、ハンドミキサーで１分間撹拌して、スラリー組成物を得た。これに、蓄熱材含浸木材チップを加え、ハンドミキサーで更に３０秒間撹拌後、離型剤が塗布された木製型枠（２０×２０×３．５cm）に流し込んで成形した。成形体は、型枠ごと恒温・恒湿槽にて、６０℃で４０分間養生し、脱型後、２０℃、６０Ｒ．Ｈ％で２４時間養生させ、無機質硬化体を得た。なお、実施例１では、スラリーの作業性を確保するため、クエン酸（硬化遅延剤）を１部添加して成形した。また、比較例１では、蓄熱材が含浸されていない木材チップを使用した。
各硬化体について、比重を測定し、硬化時間及び熱特性を評価した。結果を表２に示す。
【００２９】
（評価方法）
（１）比重：
硬化体の重量及び体積を測定し、次式により比重を求めた。
比重（ｇ／cm3）＝硬化体の重量／硬化体の体積
【００３０】
（２）硬化時間：
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に基づくビガー装置を用いた貫入試験を行い、ビガー針の貫入度が、スラリー上面から１mmの時点の時間を終結時間とした。
【００３１】
（３）熱特性：
硬化体中央部の温度変化が測定できるよう、硬化体に熱電対を取り付け、２０℃／６０Ｒ．Ｈ％→３５℃／６０Ｒ．Ｈ％→２０℃／６０Ｒ．Ｈ％と、外部雰囲気を変化させ、硬化体内部の温度変化を測定した。温度の降下曲線の差より、蓄熱性の有無を判定した。
また、実施例３及び比較例１で得られた硬化体の熱特性を、図１に示す。
【００３２】
【表１】
2006248834.tif 000003
【００３３】
【表２】
2006248834.tif 000004
【００３４】
表２の結果より、スラリーの硬化時間が１０００分である比較例２及び木材チップの面積が小さい比較例３では、蓄熱材が漏出して、硬化体にひび割れが発生した。また、木材チップの面積が大きい比較例４では、スラリーの流動性が著しく低下し、型枠に流し込むことができず、成形することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例３及び比較例１で得られた硬化体の熱特性を示す図である。
【図１】
2006248834.tif 000005