(57)【要約】【課題】軽量な調湿ボードを提供する。【解決手段】本発明の調湿ボードは有機繊維多孔質体と有機繊維多孔質体気孔中に存在する消石灰または炭酸固化反応で得られた炭酸カルシウム及び無機多孔質粉末または無機系廃棄物粉末または増量材としての炭酸カルシウムなどの無機粉末から成る混合物との複合体で構成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機繊維多孔質体と有機繊維多孔質体気孔中に存在する消石灰または炭酸固化反応で得られた炭酸カルシウム及び無機多孔質粉末の混合物とから成る複合体で構成される軽量な調湿ボード。
【請求項２】
消石灰１０〜４０ｍａｓｓ％及び無機多孔質粉末６０〜９０ｍａｓｓ％の範囲で混合した粉末を原料とする請求項１の調湿ボード。
【請求項３】
無機多孔質粉末の一部を石材スラッジまたはフライアッシュまたは砕石廃泥などの無機系廃棄物粉末または炭酸カルシウム等の無機粉末で置換した請求項１及び２の調湿ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、有機繊維多孔質体と有機繊維多孔質体気孔中に存在する消石灰または炭酸固化反応で得られた炭酸カルシウム及び無機多孔質粉末の混合物とから成る複合体で構成される軽量な調湿ボードに関する。
【背景技術】
【０００２】  日本の高温多湿な気候を凌ぐために、古来日本家屋は粘土や木材などの天然原料を用いて通気性が良く湿気が溜まり難く建築されてきた。近年、建築にかかる経済性や居住空間の快適性を追求する中、日本の家屋は断熱性や気密性に優れたものになってきた。しかし、通気性の悪さや湿気が溜まるといった問題が生じてきている。【０００３】  この困難を解決するために、使用時に電気などのエネルギーを消費することなく、また既存の家屋においても容易に施工しやすく、湿度変化に自立的に応答する建材の開発が求められている。【０００４】  特許文献１では、アロフェン（鹿沼土など）と粘土との混合粉末をプレス成形し、約８００℃で焼成している。この方法では焼結体を作製しているためかさ比重が大きく、大きな曲げを加えると陶器のような割れや破断を生じ、焼成に際し大きなエネルギーを要するという問題がある。【０００５】  特許文献２では、主成分が石灰質原料粉末と珪酸質原料粉末との混合粉末をオートクレーブで１８０℃、４時間養生し、有機短繊維と混合撹拌を行ってプレス成形し、成形体を炭酸ガスにより炭酸固化させ、割れや欠けに強い炭酸固化体を作製している。この固化体は、曲げ強さ約４ＭＰａを有しているが、有機短繊維で補強しているため大きな曲げに対して破断するという問題に対応できていない。また、かさ比重約１．２を有し製品が重く、オートクレーブを高温に維持する際に大きなエネルギーを要するという問題がある。【０００６】  特許文献３では、珪酸質原料中の珪藻土の配合量が４０重量％以上で、かつ、全原料中の該珪藻士の配合量が１５重量％〜８０重量％である珪酸質原料と石灰質原料と補強用繊維とを有する原料スラリーを成形した後、オートクレーブ処理してなる吸放湿性能を有する珪酸カルシウム質成形体について開示してある。この発明では、補強用繊維を含んでいるが補強用繊維が短繊維であるため大きな曲げに対して、割れや破断を生じる可能性がある。【０００７】  特許文献４では、鉱物質繊維板、木質繊維板、合板、石膏ボード、あるいは珪酸カルシウム板などを基材とし、この基材の上に吸放湿性を有する無機質粉体と合成樹脂等との混合物を塗布して乾燥させている。この方法においては、基材上の塗布層に曲げ強度が無いため、基材によっては大きな曲げに対して破断を生じ、あるいは塗布層の割れが生じる問題がある。
【特許文献１】特許番号  第２９４８１３３号
【特許文献２】特開２００２−３０７３５号公報
【特許文献３】特開２００２−２２６２５５号公報
【特許文献４】特開２００３−２１１５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  無機多孔質粉末と粘土との混合材料のプレス成形体の焼成体やセメント、石膏などによる固化体、あるいは原料粉末と有機短繊維との混練後プレス成形されたもの、いずれの場合による調湿建材でもかさ比重が大きくなり、また大きな曲げに対して破断を生じる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記問題を解決するための請求項１の発明は、有機繊維多孔質体と有機繊維多孔質体気孔中に存在する消石灰または炭酸固化反応で得られた炭酸カルシウム及び無機多孔質粉末の混合物とから成る複合体で構成される軽量な調湿ボードである。【００１０】  請求項２に記載の発明は、消石灰１０〜４０ｍａｓｓ％及び無機多孔質粉末６０〜９０ｍａｓｓ％の範囲で混合した粉末を原料とする請求項１記載の調湿ボードである。【００１１】  請求項３に記載の発明は、請求項２における原料の内、無機多孔質粉末の一部を石材スラッジまたはフライアッシュまたは砕石廃泥などの無機系廃棄物粉末または炭酸カルシウムなどの無機粉末で置換した請求項１及び２の調湿ボードである。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の調湿ボードによれば、有機繊維多孔質体と有機繊維多孔質体気孔中に存在する消石灰または炭酸固化反応で得られた炭酸カルシウム及び無機多孔質粉末または無機系廃棄物粉末または無機粉末の混合物とから成る複合体で構成される軽量な調湿ボードを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  消石灰１０〜４０ｍａｓｓ％と無機多孔質粉末６０〜９０ｍａｓｓ％とから成る混合粉末を固形分濃度が２０〜４０ｖｏｌ％になるよう水を加えてミキサー等で撹拌・混合しスラリーを作製、有機繊維多孔質体の気孔に含浸させ乾燥後、含水率が０〜１０ｍａｓｓ％（ただし０は含まない）に成るよう湿潤させる。吸放湿量及び曲げ強さから消石灰２０〜３０ｍａｓｓ％及び無機多孔質粉末７０〜８０ｍａｓｓ％の配合が望ましい。【００１４】  ここで、無機多孔質粉末の一部にフライアッシュまたは砕石廃泥または石材スラッジなどの無機系廃棄物粉末または炭酸カルシウムなどの無機粉末に置換して使用することも可能である。吸放湿量を考えれば無機系廃棄物粉末または無機粉末は調湿ボード全質量から有機繊維多孔質体の質量を除いた値の０〜４０ｍａｓｓ％（ただし０は含まない）が望ましい。【００１５】  混合粉末のスラリーを含浸させる有機繊維多孔質体の繊維は天然繊維またはポリエステル、ポリエチレンなどの合成繊維を用いることができる。調湿ボードを３点単純曲げで１８０度に折り曲げても破断しないものを作製するには長繊維から成る多孔質体が望ましい。また有機繊維多孔質体の気孔にスラリーを含浸させるので有機繊維多孔質体は気孔率８０ｖｏｌ％以上（ただし１００は含まない）またはかさ比重０．１５以下（ただし０は含まない）を満たすものが望ましい。【００１６】  次に炭酸固化反応を行い消石灰を炭酸カルシウムに化学反応させる。この際、消石灰が炭酸カルシウムに化学変化するとき消石灰単位質量当たりの体積に比べて炭酸カルシウム単位質量当たりの体積が大きくなるため、有機繊維多孔質体気孔中にある含浸物に圧縮応力が働き固化体の強度発現が生じる。この現象を用いることでバインダーや有機凝集剤等を用いず消石灰を炭酸固化反応させ得られた炭酸カルシウムまたは無機多孔質粉末あるいは無機系廃棄物または無機粉末を有機繊維多孔質体気孔中に担持させることが可能となっている。【００１７】  以下、実施例により本発明をさらに詳説するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】  この実施例で使用した有機繊維多孔質体は、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のポリエステル製繊維ボードを有機繊維多孔質体として使用した。【００１９】  この実施例では、有機繊維多孔質体気孔に含浸させる消石灰と無機多孔質粉末とをスラリー原料としスラリーの固形分濃度を変化させる実験を行った。消石灰に天然ゼオライト、珪藻土、鹿沼土を表２の配合で固形分濃度が２０、３０、４０ｖｏｌ％になるようミキサーで撹拌・混合しスラリーを作製した。このスラリーをポリエステル製繊維多孔質体の気孔に含浸させ、乾燥後、含水率５ｍａｓｓ％程度に湿潤させ、この後炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させ試験体を作製した。表１は無機多孔質粉末の比表面積を示したものである。表２はスラリー原料の配合とスラリーの固形分濃度を示したものである。【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】  作製した試験体について、曲げ強さ、含浸率、かさ比重、炭酸固化率、吸放湿量を測定した。曲げ強さは、建築用ボード類の曲げ及び衝撃試験方法（ＪＩＳ  Ａ  １４０８）に従って測定した。含浸率とは有機繊維多孔質体気孔に含浸させた混合粉末の体積を有機繊維多孔質体の気孔体積で除して１００倍したものであり、単位はｖｏｌ％である。かさ比重は炭酸固化体の質量を体積で除した値を水の密度で除した値である。炭酸固化率は炭酸固化反応により消石灰が炭酸カルシウムに化学変化した割合を質量百分率で表したものである。吸放湿量の測定は次のようにして行った。２００×２００×５ｍｍの試験体を作製し、２００×２００ｍｍの一面を残し他のすべての面を防水テープで被覆し断湿した試験体を作製した。この試験体を恒温恒湿槽で２５℃、５０％ＲＨの雰囲気に置き試験体の質量が恒量になってから、雰囲気を２５℃、９５％ＲＨにし２４時間の質量増分を測定し１ｍ２当たりに換算して吸湿量とし、さらに雰囲気を２５℃、５０％ＲＨにし２４時間の質量増分を測定し増分の絶対値を１ｍ２当たりに換算して放湿量とした。測定した試験体の諸物性を表３に示す。【００２３】
【表３】
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【００２４】  かさ比重は０．４０〜０．８５である。いずれの無機多孔質粉末の場合でも有機繊維多孔質体気孔に消石灰と無機多孔質粉末との混合粉末をスラリー原料とするスラリーを含浸させていることから、スラリーの固形分濃度が大きくなるときかさ比重は大きくなる。また、かさ比重がこのように小さいのは含浸率の大きな配合６の場合でも、有機繊維多孔質体のかさ比重が０．１４であることから、有機繊維多孔質体の有機繊維の体積割合は１４ｖｏｌ％、繊維以外の固形分体積割合は４０ｖｏｌ％であるので気孔率は４６ｖｏｌ％と気孔が占める体積割合が大きいからである。曲げ強さは０．６６〜７．５１ＭＰａである。試験体は有機繊維多孔質体を含んでいることから、曲げ試験を行っても破断することは見られなかった。曲げ強さについても含浸率が大きいほど大きくなる。これは強度発現の原因である炭酸固化を生じる消石灰の量が大きくなるからである。吸湿量は７６〜２１２ｇ／ｍ２、放湿量は６２〜１６１ｇ／ｍ２である。調湿機能付与材である無機多孔質粉末の質量が含浸率と共に増加するので、含浸率が大きいほど吸放湿量は大きくなっている。これらから含浸率が大きい試験体ほど調湿ボードに適していることになるが、スラリーの固形分濃度が４０ｖｏｌ％より大きくなるとスラリー粘性が大きくなり有機繊維多孔質体気孔に含浸させるのが難しくなる。以上のことから含浸率は３０〜４０ｖｏｌ％が望ましい。
【実施例２】
【００２５】  この実施例２では、消石灰と無機多孔質粉末との配合割合を変化させた。この実施例で使用した有機繊維多孔質体は実施例１のそれと同じである。消石灰に天然ゼオライト、珪藻土、鹿沼土を表４の配合で固形分濃度が４０ｖｏｌ％になるようミキサーで撹拌・混合しスラリーを作製した。このスラリーをポリエステル製繊維多孔質体の気孔に含浸させ、乾燥後、含水率５ｍａｓｓ％程度に湿潤させ、この後炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させ試験体を作製した。表４はスラリー原料の配合とスラリーの固形分濃度を示したものである。【００２６】
【表４】
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【００２７】  作製した試験体について実施例１と同じ測定を行った。表５は実施例２で作製した試験体の諸物性を示したものである。【００２８】
【表５】
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【００２９】  かさ比重は０．６８〜０．９１と消石灰の配合割合が小さくなるほどかさ比重は小さくなっている。これは消石灰が炭酸固化反応で炭酸カルシウムに変化し、炭酸カルシウムの真比重が表４の無機多孔質粉末の真比重より大きいからである。また、含浸率の大きな配合１７においても有機繊維多孔質体の有機繊維体積割合は１４ｖｏｌ％、繊維以外の固形分体積割合は４１ｖｏｌ％であるので気孔率は４５ｖｏｌ％と気孔が占める体積割合が大きいからである。曲げ強さは１．５８〜７．５１ＭＰａである。試験体は有機繊維多孔質体を含んでいることから、曲げ試験を行っても破断することは見られなかった。曲げ強さについては消石灰の配合割合が多いほど強度発現の原因となる炭酸固化反応がより多く生じるので、消石灰の配合割合が多いほど曲げ強度は大きくなる。吸湿量は１６２〜３２６ｇ／ｍ２、放湿量は１３７〜２６３ｇ／ｍ２である。調湿機能付与材である無機多孔質粉末の配合割合が多いほど、吸放湿量が多くなることがわかる。この実施例から無機多孔質粉末の配合は７０〜８０ｍａｓｓ％が望ましい。
【実施例３】
【００３０】  実施例３では、スラリーの固形分濃度４０ｖｏｌ％及び消石灰配合割合２０ｍａｓｓ％に固定して無機多孔質粉末に天然ゼオライト、増量材として利用可能な炭酸カルシウムなどの無機粉末の内で炭酸カルシウムを用い、天然ゼオライトと炭酸カルシウムの配合割合を変化させた。実施例３で使用する有機繊維多孔質体は実施例１のそれと同じである。消石灰に天然ゼオライト及び炭酸カルシウムを表５のように配合しミキサーで撹拌・混合しスラリーを作製した。このスラリーをポリエステル製繊維多孔質体気孔に含浸させ、乾燥後、含水率５ｍａｓｓ％程度に湿潤させ、この後炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させ試験体を作製した。表５はスラリー作製に使用した混合粉末の配合を示したものである。【００３１】
【表５】
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【００３２】  作製した試験体について実施例１と同じ測定を行った。表６は実施例３で作製した試験体の諸物性を示したものである。【００３３】
【表６】
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【００３４】  含浸率、炭酸固化率、曲げ強さはいずれの試験体においても良く似た値を示している。曲げ強さは３．００〜３．８８ＭＰａである。かさ比重は０．８７〜０．９３であり、これは天然ゼオライトの真比重が炭酸カルシウムの真比重より小さいため、天然ゼオライトの配合割合が大きくなるほどかさ比重は小さくなっている。また、このようにかさ比重が小さいのは含浸率の大きな配合２３においても有機繊維多孔質体の有機繊維体積割合は１４ｖｏｌ％、繊維以外の固形分体積割合は３８ｖｏｌ％であるので気孔率は４８ｖｏｌ％と気孔が占める体積割合が大きいからである。吸湿量は１０８〜１３４ｇ／ｍ２、放湿量は９７〜１２１ｇ／ｍ２である。調湿機能付与材がこの実施例では天然ゼオライトであるので、天然ゼオライトの配合割合が大きくなるほど吸放湿量は大きくなると言える。この実施例においても、試験体は有機繊維多孔質体を含んでいることから、曲げ試験を行っても破断することは見られなかった。この実施例から増量材として混合した炭酸カルシウムは０〜４０ｍａｓｓ％（ただし０は含まない）が望ましい。
【実施例４】
【００３５】  実施例４では実施例３で増量材として使用した炭酸カルシウムの代わりに、フライアッシュ、石材スラッジ、砕石廃泥を用いた実験を行った。実施例４で使用する有機繊維多孔質体は実施例１のそれと同じである。消石灰に天然ゼオライト及びフライアッシュあるいは石材スラッジあるいは砕石廃泥を実施例３の炭酸カルシウムの代わりに使用し、表７の配合で固形分濃度が４０ｖｏｌ％になるようミキサーで撹拌・混合しスラリーを作製した。このスラリーをポリエステル製繊維多孔質体の気孔に含浸させ、乾燥後、含水率５ｍａｓｓ％程度に湿潤させ、炭酸ガス雰囲気中で炭酸固化させ試験体を作製した。表７はスラリー原料の配合と無機系廃棄物粉末の比表面積を示したものである。【００３６】
【表７】
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【００３７】  作製した試験体について実施例１と同じ測定を行った。表８は実施例４で作製した試験体の諸物性を示したものである。【００３８】
【表８】
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【００３９】  いずれの配合においても炭酸固化率は７０ｍａｓｓ％より大きく吸湿量は１２９〜１４４ｇ／ｍ２、放湿量は１１６〜１２６ｇ／ｍ２である。吸湿量及び放湿量ともに実施例２の配合１２の結果に比べて小さくなっている。これは増量材として混合させた無機廃棄物粉末の比表面積が天然ゼオライトに比べて小さいからである。かさ比重は０．８６〜０．９２であり軽量なものになっている。これは有機繊維多孔質体のポリエステル繊維の占める体積割合が１４ｖｏｌ％で消石灰と天然ゼオライトと無機廃棄物粉末との混合物が平均３８ｖｏｌ％であるので気孔の体積割合が４８ｖｏｌ％と大きいからである。曲げ強さは２．８３〜７．０２ＭＰａであるが、試験体は有機繊維多孔質体を含んでいるので、曲げ試験を行っても破断することは見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】  本発明による調湿ボードによれば、有機繊維多孔質体と無機多孔質粉末または無機系廃棄物粉末または炭酸カルシウムなどの無機粉末及び消石灰または消石灰を炭酸固化反応させて得た炭酸カルシウムの混合物とから成る複合体で構成された軽量な調湿ボードを提供できるものであり、住宅等の内装材として利用できる可能性がある。