(57)【要約】【課題】石膏ボードの製造において新たな工程を設けたり煩雑にしたりすることなく、また建材としての品質や外観を損なうことなく室内空間の環境変化に敏感に応答し室温を快適な温度範囲に維持することが可能な石膏ボートを提供する。【解決手段】石膏ボードの片面又は両面に、蓄熱材を内包するマイクロカプセルが含浸または塗工された蓄熱シートを貼り合わされる。更に、石膏ボードと蓄熱シートの間に断熱材層を配置する、蓄熱シートの総融解熱量が５〜３００ｋＪ／ｍ2の範囲に設定する、蓄熱シートの表面に金属の薄膜層を形成することが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏ボードの片面又は両面に、蓄熱材を内包するマイクロカプセルが含浸または塗工された蓄熱シートが積層された蓄熱性能を有する石膏ボード。
【請求項２】
石膏ボードと蓄熱シートの間に断熱材層を配置した請求項１記載の石膏ボード。
【請求項３】
蓄熱シートの総融解熱量が５〜３００ｋＪ／ｍ2 である請求項１または２記載の石膏ボード。
【請求項４】
蓄熱シート表面に金属の薄膜層を設けた 請求項１〜３いずれか１項記載の石膏ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築材料等に用いられる石膏ボードに関するものであり、更に詳しくはこの石膏ボードを内装材として配置することにより室温が快適な範囲から変化しにくい環境が得られる蓄熱性を有する石膏ボードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化抑制が世界的に重要視されるようになり、その対策として化石燃料を燃焼させた際に多量に発生する二酸化炭素の削減化策が大きな問題となっている。特に建物の居住環境や作業環境を維持するために消費するエネルギーは膨大な量となり、その削減や有効利用等の対策が不可欠である。その対策として、外気温の変動に対し室内の温度を快適な温度域に維持するために建物自体の機密性を高めたり、壁や天井、床などの建物の中に断熱材を配する対策が広く一般に用いられきたが、反面壁内の結露やシックハウスと称される弊害も多発する様になってきた。
【０００３】
これに対し、太陽熱や冷暖房などのエネルギーを水や建物の躯体の一部に顕熱として蓄えたり、潜熱材を用いた建材や蓄熱技術が提案されている。（例えば、特許文献１〜５参照）これら文献の中で紹介されている方法は比熱の比較的大きな素材又は潜熱蓄熱材を建材の中に練り込んだり特殊な方法で固定化することにより建築物躯体の温度緩衝性を利用することを意図しているが、工法が複雑で大がかりであったり、室内から比較的遠いところに存在する蓄熱材は有効に機能しにくいという課題があった。
【０００４】
一般に建物の内装材として多用される石膏ボードは、防火性、耐火性、遮音性、断熱性、施工性、強度、加工性、衣裳性、劣化抑制能に優れる建築材料として広く使用されており、建物内の居住空間と接して用いられることが多く、室温を快適な範囲に留めるために蓄熱機能を付与するのであれば最も好ましい建材であると考えられる。石膏ボードに蓄熱機能を付与した提案として石膏粉末と蓄熱材を内包するマイクロカプセルを混合して板状に成型する手法が提案されている。（例えば、特許文献６〜７参照）
【０００５】
上記提案の手法では石膏ボードに限らず、セメントや酸化マグネシウム等のいわゆる水硬系化合物を用いた建材ではマイクロカプセルの混入量がある程度以上の量が確保されないと充分な室温維持効果が得にくいため多量の練り込み量が必要であり、その結果ボードの物理的強度の低下やコストアップ等の課題が発生した。更に経時的にボード中のマイクロカプセルの破壊や、通常の石膏ボードの製造工程であれば本来必要のないマイクロカプセルの混入工程、分散工程が必要になることが課題として挙げられる。
【特許文献１】特開昭５７−２０２４９３号公報
【特許文献２】特開昭５８−２３７９号公報
【特許文献３】特公平２−２９８２４号公報
【特許文献４】特公平６−３３６３３号公報
【特許文献５】特開２００３−３１３０６２号公報
【特許文献６】特開２００２−１１４５６０号公報
【特許文献７】特開２００１−３４８５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、石膏ボードの製造において新たな工程を設けたり煩雑にしたりすることなく、また建材としての品質や外観を損なうことなく室内空間の環境変化に敏感に応答し室温を快適な温度範囲に維持することが可能な蓄熱性を有する石膏ボートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するために、石膏ボードの片面又は両面に蓄熱材を内包するマイクロカプセルが含浸または塗工された蓄熱シートを石膏ボートの表面に貼り合わせることにより課題を解決できることを見出した。
【発明の効果】
【０００８】
石膏ボードには脆弱性を補う目的でボードの片面又は両面に紙や繊維機材の補強材が配されているが、本発明者はこの補強材の替わりにシート状の蓄熱材を用いることにより石膏ボードの品質と製造工程を変更することなく蓄熱性能を有する石膏ボードが得られることを見出した。本発明で用いられる蓄熱シートは室内空間雰囲気と接しているため室内側からの熱伝導性及び蓄熱と放熱が、建材内部にまで蓄熱材が練り込まれた先の特許文献に示された形態のものに比べ、極めて短時間且つ効率的に行われるため少量の蓄熱材で充分な室温維持効果が得られるものであった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の石膏ボードで用いられる蓄熱シートは基材となるシート状支持体にマイクロカプセルが含浸または塗工された形態を有しており、石膏ボードの両面又は片面に貼り合わされて用いられるが、好ましくは蓄熱シートは石膏ボードの室内側に局在させることが好ましい形態である。
【００１０】
本発明の蓄熱性シートが必要とされる融解熱量は建物を構成する素材や環境、広さ及び地域の気象条件によって異なるが、夏場屋内の温度上昇及び冬場の室温低下を抑えるためには、蓄熱シートの総融解熱量が５〜３００ｋＪ／ｍ2の範囲にすることが好ましい。この範囲を下回る融解熱量であれば明らかな温度抑制効果は体感的にも効果が得にくく、また３００ｋＪ／ｍ2 を超える融解熱量であれば蓄熱シートの厚みが非常に厚くなり通常の石膏ボード製造工程では貼り合わせが困難になったり、更に一日の寒暖の周期の中では使いきれない量の融解熱量になる可能性もある。
【００１１】
本発明で用いられる蓄熱シートに用いられる基材の具体例として、紙、硬質ポリウレタン樹脂、発泡ポリスチレン樹脂、発泡ポリエチレン樹脂、羊毛シート、ガラスシートなどが使用可能であるが、好ましくは、アクリル繊維、ナイロン等のポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン繊維、ビニロン繊維、ポリウレタン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、アセテート繊維、キュプラ繊維、レーヨン繊維、セルロース繊維等を乾式もしくは湿式で抄造した不織布が用いられ、厚みは０．１〜１０ｍｍの範囲が好ましい。
【００１２】
蓄熱シートからの石膏ボード層への熱の流出を避けるために、蓄熱シートと石膏ボード層の間に断熱材層を設けることが好ましい。断熱材として、発泡ウレタン、発泡ポリスチレン、発泡フェノール、グラスウール、セルロース等の素材を用いたシートと蓄熱シートを別々に貼り合わせて用いても良いが、これら断熱材シートの片面に蓄熱材を内包するマイクロカプセルを均一に塗工することにより片面は蓄熱性、他の片面は優れた断熱性を備えたシートとなるので本発明として好ましい態様である。
【００１３】
一般に蓄熱材をマイクロカプセル化する方法としては、複合エマルジョン法によるカプセル化法（特開昭６２−１４５２号公報）、蓄熱材粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法（同６２−４５６８０号公報）、蓄熱材粒子の表面に液中で熱可塑性樹脂を形成する方法（同６２−１４９３３４号公報）、蓄熱材粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する方法（同６２−２２５２４１号公報）、界面重縮合反応によるポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法（特開平２−２５８０５２号公報）等に記載されている方法を用いることができる。
【００１４】
カプセル膜材としては、界面重合法、インサイチュー法等の手法で得られる、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタン、アミノプラスト樹脂、またゼラチンとカルボキシメチルセルロース若しくはアラビアゴムとのコアセルベーション法を利用した合成あるいは天然の樹脂が用いられるが、物理的、化学的に安定で、脂肪族系炭化水素化合物でも良好な品質のマイクロカプセルが得られるインサイチュー法による尿素ホルマリン樹脂、メラミンホルマリン樹脂皮膜を用いたマイクロカプセルが好ましい。
【００１５】
本発明で用いられる蓄熱材の相変化点、即ち融点は生活温度域において快適と感じられる上限又は下限と、床暖房などの蓄熱温度域に設定することが好ましく、０〜４０℃、好ましくは１０〜３０℃の範囲に設定されることが好ましい。具体的には炭素数が約１４〜３０程度のノルマルパラフィン類や、無機系共晶物及び無機系水和物、パルミチン酸、ミリスチン酸等の脂肪酸類、パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル等のエステル化合物、ステアリルアルコール等のアルコール類等の化合物が挙げられ、化学的、物理的に安定なものが用いられる。これらは混合して用いても良いし、必要に応じ過冷却防止材、比重調節材、劣化防止剤等を添加することができる。本発明で用いられるマイクロカプセルは融点の異なる２種以上のマイクロカプセルを混合して用いることも好ましい態様である。
【００１６】
蓄熱材を内包するマイクロカプセルの粒子径は、塗工又は含浸する工程で物理的圧力による破壊を防止するために１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下が好ましい。マイクロカプセルの粒子径は、乳化剤の種類と濃度、乳化時の乳化液の温度、乳化比（水相と油相の体積比率）、乳化機、分散機等と称される微粒化装置の運転条件（攪拌回転数、時間等）等を適宜調節して所望の粒子径に設定する。粒子径が１０μｍを超えるとマイクロカプセルが外圧で容易に壊れやすくなったり、蓄熱材の比重が分散媒のそれと大きく差がある場合など、浮遊したり沈降したりし易くなる。マイクロカプセルとともに必要であれば、バインダー、緩衝剤、分散剤、消泡剤、染料、顔料などの着色剤、難燃剤、香料などが添加される。マイクロカプセルの塗工液中には必要に応じバインダー、各種顔料、放吸湿材、酸化防止剤、着色剤などを添加することが出来る。
【００１７】
本発明の石膏ボードには室内面側に金属の薄膜層を形成することにより、蓄熱及び放熱時の伝熱速度が高まるため好ましい形態である。金属としてアルミニウム、金、銀、銅、ニッケルなどが使用されるが熱伝導性に優れ安定な材料であれば限定はされない。蓄熱シートとの貼り合わせは蓄熱シートと金属薄膜とを接着剤をもちいて密着させたり蒸着加工により均一に加工することも可能である。薄膜層が厚すぎると逆に熱応答性が低下したり蓄熱シートの柔軟性が失われるため、薄膜層の厚みは約１ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００１８】
本発明の石膏ボードに蓄熱シート以外に、ガス吸着性能、吸音性能、電磁波遮蔽性能、吸湿性能等の機能を有する層とを組み合わせて用いることも可能である。
【００１９】
以下に本発明の実施例を示す。実施例中の部数、百分率は質量基準である。また、融点は示差熱熱量計（米国パーキンエルマー社製、ＤＳＣ−７型）を用いて測定した。
【実施例１】
【００２０】
蓄熱材マイクロカプセルの製法
メラミン粉末１２質量部に３７％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、ｐＨを８に調整した後、約７０℃まで加熱してメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部中に、蓄熱材として、n-オクタデカン（融点２６〜２８℃）８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行った。
【００２１】
得られた乳化液に、上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加し７０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の蓄熱材マイクロカプセル分散液を得た。このマイクロカプセル分散液１００部にバインダーとしてガラス転移点温度が−１０℃のアクリル樹脂ラテックスを固形質量で８部添加しマイクロカプセル塗工液を得た。
【００２２】
この質量比率で作製したマイクロカプセル分散液塗工液をカーテン塗工装置を用いて、厚さ３．１ｍｍ、坪量１１０ｇ／ｍ2のポリエステル製不織布（密度０．０３５ｇ／ｃｍ3）に固形塗工質量が１０００ｇ／ｍ2になるように塗工し熱風乾燥を施してして厚さ４ｍｍ、融解熱量１７０ｋＪ／ｍ2の蓄熱性シートを得た。更にマイクロカプセル塗工面の上層に厚み０．０１ｍｍのアルミ箔を設けた蓄熱シートを得た。次ぎに間口６０ｃｍ×３０ｃｍ、厚み１．２ｃｍの上部解放の箱型を作成し、次に示す石膏スラリーを流し込み、上から上記蓄熱シートをアルミ箔層が室内側になるように被せ一体化し、ロールで軽く圧締し、１５０℃、３０分乾燥後処理することにより密度０．７２０ｇ／ｃｍ3の蓄熱性能を有する石膏ボードが得られた。ここで用いた石膏スラリーは、β半水石膏１００部に、水７０部、減水剤（日本製紙株式会社製ビスパーズ２１５Ｇ）１．３部を加えミキサーで攪拌して得た。
【００２３】
ここで得られた石膏ボードを試験用木造住宅の６畳間の壁４面に貼り付けて、外気温を２５℃と３５℃の間で３時間周期で熱履歴を与えて室温を測定したところ、室温は２８℃以上に上昇することはなく体感でも暑く感じることはなかった。一方、蓄熱シートのない石膏ボードだけを用いて同様の条件で熱履歴を与えると室温はほぼ外気温と差のない温度変化挙動を示し極めて不快な環境であった。
【実施例２】
【００２４】
蓄熱材としてｎ−ヘキサデカン（融点１６〜１８℃）を用いて実施例１と同様にして蓄熱材マイクロカプセル分散液を得、同様のバインダーを添加してマイクロカプセル塗工液を得た。シート状支持体として、坪量２００ｇ／ｍ2の石膏ボード原紙にロールニップ含浸装置を用いてマイクロカプセルの固形塗工質量が３００ｇ／ｍ2になるように含浸して厚さ３ｍｍ、融解熱量５０ｋＪ／ｍ2の蓄熱性シートを得た。更にマイクロカプセル塗工面の上層に厚み０．０１ｍｍのアルミ箔を設けた蓄熱シートを得た。この蓄熱シートの表面にアルミ箔層を形成して蓄熱シートを得た。実施例１と同じ石膏ボードの製法を用いて、厚さ０．５ｍｍのウレタンシート、その上に本蓄熱シートを貼り合わせて蓄熱性能を有する石膏ボードを得た。
【００２５】
ここで得られた石膏ボードを試験用木造住宅の壁４面に貼り付けて、外気温を０℃と２０℃の間で３時間周期で熱履歴を与えて室温を測定したところ、室温は１２℃以下に下がることはなく体感的にもそれほど寒く感じることはなかった。一方、蓄熱シートのない石膏ボードだけを用いて同様の条件で熱履歴を与えると室温はほぼ外気温と差のない温度変化挙動を示し低温の時間帯は極めて寒く不快な環境であった。
【００２６】
実施例１及び実施例２の石膏ボードを６畳の部屋の壁部分に同面積ずつ配置したところ、室温１６〜２８℃の範囲から逸脱しにくい室内環境が得られることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
蓄熱材を内包したマイクロカプセルを保持した蓄熱シートは室内の快適な温度を蓄えることができるため、内装材として多用される石膏ボードと組み合わせることにより最も効果的な組み合わせである。本発明の石膏ボードは建材の内装材として使用される以外に断熱材やヒーターなどと組み合わせることにより保温又は保冷容器の材料として用いることもできる。