(57)【要約】【課題】アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウムの混合物を硬化させた新規調湿建材、およびその製造方法を提供する。【解決手段】アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウム系硬化剤を、必要により水を加えて混合し、成形した後、成形体を二酸化炭素含有ガスで炭酸化処理することにより硬化させた炭酸化硬化体からなる新規調湿材料、その製造方法、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物１０〜９０重量部を水酸化カルシウム９０〜１０重量部を混合する上記調湿材料の製造方法、および当該製造方法により作製されるアロフェンまたはイモゴライト系調湿建材。【効果】本発明の調湿建材は、従来の調湿建材に比べて、高強度で、しかも、大きな吸放湿性を有する。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウム系硬化剤を、任意に水を加えて、混合し、成形した後、得られた成形体を二酸化炭素含有ガスにより炭酸化反応させて炭酸化硬化体とすることを特徴とする高い強度と調湿作用を有するアロフェンまたはイモゴライト系調湿材料の製造方法。
【請求項２】
アロフェンまたはイモゴライト含有組成物１０〜９０重量部と、水酸化カルシウム９０〜１０重量部を混合する、請求項１に記載の調湿材料の製造方法。
【請求項３】
成形体を、常温以上の高湿度雰囲気で、二酸化炭素含有ガスと接触させて炭酸化反応させる、請求項１に記載の調湿材料の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の製造方法により作製された、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物の炭酸化硬化体からなることを特徴とする高い強度と調湿作用を有するアロフェンまたはイモゴライト系調湿材料。
【請求項５】
請求項４記載のアロフェンまたはイモゴライト系調湿材料を構成要素として含む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、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を利用した新規調湿材料、その製造方法、及び調湿建材に関するものであり、更に詳しくは、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を炭酸化反応により硬化して得られる炭酸化硬化体を利用した新規調湿材料、その製造方法、および建材として使用し得る高い強度を有し、居住空間内で、優れた調湿性、防露性、および防かび性を付与する機能を有する新規調湿建材に関するものである。
本発明は、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物の炭酸化硬化体を利用することで、高い強度と調湿作用を有する新規調湿材料を製造し、提供することを実現するものとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】
夏期になると高温多湿となる日本では、従来の家屋に、例えば、天然の木材、土壁、紙などを使用して、居住空間における湿度の調節を行ってきたが、近年、冷暖房の普及により、省エネルギーを目的として、　居住空間の高断熱・高気密化が主流になり、例えば、石油を原料とする壁紙、ビニルクロス、発泡ウレタンボードなどが常用されるに至っている。しかしながら、近年の高断熱・高気密化を重視したこれらの建材は、湿度を調節するという機能が乏しく、これらの建材を用いた居住空間には湿気が蓄積され、このことが、室内外の温度差により窓や壁などに容易に結露が発生する主な原因となっている。更に、結露の発生は、建材の耐久性を低下させるだけでなく、カビやダニの発生を招き、喘息やアレルギーによる健康障害などを引き起こしている。
【０００３】
このようなことから、居住空間における結露の発生を抑制するために、湿度を調節する機能、すなわち、調湿機能を付与した新しい建材の提案がなされている。一例を示せば、例えば、ゼオライトを調湿材とした調湿建材、珪酸カルシウム系調湿建材、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を利用した調湿建材があげられる（特許文献１〜４参照）。
【０００４】
上記のように、種々の調湿機能を有する新しい建材が提案されているが、上記ゼオライトを利用した調湿建材では、ゼオライトの細孔直径が３〜８オングストロームと微細な細孔が多く、吸湿性には優れているが、逆に、放湿性に乏しいという短所がある。また、上記ゼオライトを利用した調湿建材では、セメントなどの硬化材を使用するため、その調湿機能は、配合されるゼオライトの量に依存することとなり、所望の調湿特性を持たせるのが難しいという問題がある。
【０００５】
また、上記珪酸カルシウム系調湿建材については、珪酸カルシウム系には、ゾノトライト系とトバモライト系の２種があり、ゾノトライト系は、吸放湿速度は大きいが、吸放湿量が小さく、トバモライト系は、吸放湿量が大きいものの、吸放湿速度が小さいというと特徴があり、特に、高湿度状態が長期間続く場合には、調湿機能に限界があるという問題がある。
【０００６】
更に、調湿建材の材料として、上記アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を利用した調湿建材が提案されている。アロフェンは、粒子直径が３５〜５０オングストロームの中空球状粒子であり、表面に３〜５オングストロームの空孔を有しており、また、イモゴライトは、直径がおよそ２０オングストロームのチューブ状の形態を有しており、どちらも調湿機能に優れていることが知られている。
【０００７】
この調湿建材を開示する先行文献によれば、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を、粘土、モルタル、石膏などの凝結硬化剤と混合、成形、凝結し、必要により、更に、８００℃で焼成させてなる調湿建材およびその製造方法が提案されているが、この調湿建材は、粘土、モルタル、石膏などの凝結硬化剤を使用するため、その調湿機能は配合されるアロフェンまたはイモゴライトの量に依存することとなり、また、焼成させたものは、高温の焼成過程を必要とするため、エネルギーの消費の面で問題があり、しかも、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を多量に排出することから、環境面で好ましい方法とは言いがたいものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平３−１０９２２４号公報
【特許文献２】
特開平２−９０９１９号公報
【特許文献３】
特公平２−４６号公報
【特許文献４】
特開平８−１４４３８７号公報
【０００９】
このように、調湿機能を付与した調湿建材については、これまで、種々の提案がなされてきたが、従来の調湿建材には、母材となる調湿材の吸放湿性が不十分であったり、また、製造過程においてエネルギー消費が大きいなどの各種問題点があり、当該技術分野においては、これらの問題を確実に解決することが可能な新しい調湿材料の開発が強く要請されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記従来技術の問題点を抜本的に解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を、水酸化カルシウム系硬化剤と混合し、成形した後、成形体を炭酸化反応により炭酸化して硬化させることで、建材としての強度を有し、かつ優れた調湿機能を有する新規調湿建材を製造し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物の炭酸化硬化体からなる、高い強度と調湿作用を有する新規調湿材料、その製造方法、および調湿建材を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウム系硬化剤を、任意に水を加えて：混合し、成形した後、得られた成形体を二酸化炭素含有ガスにより炭酸化反応させて炭酸化硬化体とすることを特徴とする高い強度と調湿作用を有するアロフェンまたはイモゴライト系調湿材料の製造方法。
（２）アロフェンまたはイモゴライト含有組成物１０〜９０重量部と、水酸化カルシウム９０〜１０重量部を混合する、前記（１）に記載の調湿材料の製造方法。
（３）成形体を、常温以上の高湿度雰囲気で、二酸化炭素含有ガスと接触させて炭酸化反応させる、前記（１）に記載の調湿材料の製造方法。
（４）前記（１）から（３）のいずれかに記載の製造方法により作製された、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物の炭酸化硬化体からなることを特徴とする高い強度と調湿作用を有するアロフェンまたはイモゴライト系調湿材料。
（５）前記（４）記載のアロフェンまたはイモゴライト系調湿材料を構成要素として含むことを特徴とする調湿建材。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の好適な実施の形態を説明すると、本発明では、原材料のアロフェンまたはイモゴライト含有組成物として、例えば、鹿沼土（主成分のアロフェンの他に、イモゴライト、イライト、石英などを含む）、大沢土、および膠質土、水土、味噌土と呼ばれる各地の火山軽石層の鉱物が実質的に使用されるが、これらに限らず、アロフェンまたはイモゴライトを主成分として含むものであれば同様に使用することができる。アロフェンおよびイモゴライトは、いずれも火山灰土壌の主体をなすものであり、アロフェンは微細な球状粒子であり、また、イモゴライトは微細な中空管状構造を持つことから、比表面積が大きく、優れた吸放湿特性を有する。また、水酸化カルシウム系硬化剤としては、水酸化カルシウムを含有するものであればよく、例えば、消石灰、苦土消石灰、生石灰、苦土生石灰などが一例として挙げられる。このようなアロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウム系硬化剤とを、必要により水を加えて、混合し、成形した後、成形体を二酸化炭素含有ガスに接触させて炭酸化反応させることで硬化させ、炭酸化硬化体とする。上記成形の方法としては、例えば、流し込み、押し出し、プレスなどの方法を利用することができるが、工業的な生産性を考えると、プレス成形がより好ましいと言える。しかし、これらに制限されるものではない。
【００１３】
アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と、水酸化カルシウム系硬化剤の混合割合については、特に制限しないが、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物１０〜９０重量部に対して、水酸化カルシウムを９０〜１０重量部とすることが好ましい。これより硬化剤の水酸化カルシウムが少ないと、建材としての強度が不足し、逆に、これより水酸化カルシウムが過剰になると、高い調湿性能を得ることができない。より好ましい混合割合として２：８〜５：５が例示される。更に、これらの混合物に、必要に応じて水を適量加えて、混合、成形しても差し支えない。
【００１４】
これらの成形体を炭酸化反応させる段階においては、これらの成形体を二酸化炭素含有ガスに接触させるが、その条件については、特に限定されるものではない。この場合、常温において、成形体に二酸化炭素含有ガスを接触させてもよいが、より効果的に炭酸化反応を進めるには、成形体を常温以上の高湿度雰囲気で、二酸化炭素含有ガスと接触させることが望ましい。具体的には、例えば、反応容器として、棚式の箱型乾燥機、真空乾燥機、コンベアベルト式などの流動層乾燥装置などを利用する方法が例示される。これらの反応容器に、上記成形体を入れ、二酸化炭素含有ガスを供給して炭酸化反応が行われる。更には、工業的な生産性を上げるために、成形体をオートクレーブのような高温高圧装置内で二酸化炭素含有ガスと接触させてもよく、本発明では、炭酸化反応の方法及び手段は特に制限されない。
【００１５】
また、上記炭酸化反応については、反応を完結させてもよいが、反応を完結させなくても、建材等として利用し得る所定の強度が得られる程度に炭酸化され、硬化されていればよく、炭酸化反応の程度は特に制限されない。すなわち、本発明では、対象とする建材等の種類に応じて、炭酸化反応による炭酸化率とそれによる硬化の度合を適宜調節して所定の強度を有する調湿材料、調湿建材を任意に作製することができる。なお、本発明の調湿建材およびその製造方法において、その調湿性能を損わない範囲内で、補強材、顔料などの添加剤を添加させても差し支えない。本発明の調湿材料は、例えば、壁、床、天井などのほか、扉、柵などの建材に好適に使用することができ、それにより、快適な居住空間を構成することが可能となる。
【００１６】
本発明は、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウム系硬化剤を調湿建材の材料とすることを特徴とするものであり、原材料のアロフェンまたはイモゴライト含有組成物は、火山灰土壌の主体をなすものであり、火山国であるわが国においては豊富に埋蔵されており、比較的、安価で、しかも、容易に入手可能な鉱物資源である。また、水酸化カルシウムは、工業的には、例えば、消石灰として安価に市販されており、また、炭酸化反応で使用される二酸化炭素含有ガスについても、工場の排ガスを使用することができることから、本発明の調湿建材の原材料のすべてが、安価で、しかも容易に入手できるという利点を有している。
【００１７】
また、本発明の調湿材料の製造方法は、混合、成形、および炭酸化反応による硬化という簡便な過程で構成されることから、エネルギーの消費が少なくてすむ。したがって、本発明の調湿建材を製造するにあたっては、従来の調湿建材と比べて、製造工程が簡便であり、製造コストを大幅に低くできるという大きな利点がある。
【００１８】
本発明の方法により、後記する実施例に示されるように、曲げ強度４．９〜１８．０ＭＰａ、吸放湿量２１３〜７７８ｇ／ｍ２　を有する調湿材料を製造することができる。本発明の調湿建材は、調湿材としてアロフェンまたはイモゴライト含有組成物を使用するため、わが国のような長期に高温多湿が続くような場合でも、調湿特性を有効に保つことができ、それにより、居住空間における結露の発生を抑制することができる。すなわち、本発明の調湿建材を使用することにより、居住空間を人が快適に過ごせる湿度範囲に調節でき、結露を防止して、ダニやカビの発生を抑えることができ、それにより、建物の耐久性も向上させることが可能となる。
【００１９】
【作用】
本発明では、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウム系硬化剤を、必要により水を加えて、混合し、成形した後、得られた成形体を二酸化炭素含有ガスにより炭酸化反応させるが、それにより、建材等として使用するのに好適な所定の強度を有する炭酸化硬化体を作製することができる。その硬化のメカニズムについての詳細は不明であるが、おそらく、成形体中の水酸化カルシウム分がアロフェンまたはイモゴライト含有組成物中のアルミニウム分やシリカ分などと一度反応し、更に、炭酸化反応により、水酸化カルシウム分が微粒の炭酸カルシウムとして生成し、これが、それぞれの粒子間の結合剤として役割を果たしているものと考えられる。
【００２０】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例１
（１）アロフェンまたはイモゴライト含有組成物の調製
市販の園芸用鹿沼土を、水に分散させ、０．５ｍｍの篩にて、オーバー品を取り除き、水簸操作を３回行い、ろ過、および１１０℃で１日乾燥することにより、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を得た。この試料を以下の試験に供した。
【００２１】
（２）強度試験
得られた試料（試験片）の３点曲げ強度を、ＪＩＳ　Ａ　５２０９に準じて、３０秒以内に測定が終了するような荷重速度で、支点間距離２０ｍｍの条件下で、測定した。
【００２２】
（３）炭酸化率の測定
上記強度試験に供した試験片の破断面を、カッターで約１ｇ削り取り、蒸留水約１００ｍｌ添加し、フェノールフタレインを指示薬として、約１Ｎの塩酸水溶液で滴定した。更に、フェノールフタレインを指示薬とする滴定後に、メチルオレンジを指示薬として、同じく約１Ｎの塩酸水溶液で滴定を行った。フェノールフタレインを指示薬とした塩酸水溶液の滴定量をＡｍｌ、メチルオレンジを指示薬とした塩酸水溶液の滴定量をＢｍｌとして、炭酸化率（％）を、１００×Ｂ／（Ａ＋Ｂ）でもって計算した。
【００２３】
（４）吸放湿試験
得られた試料の調湿性能については、吸放湿試験を行うことで評価した。前処理として、５面シール加工した後、２５℃、相対湿度５０％の条件下で吸湿飽和させた。この前処理済みの試験片を、２５℃、相対湿度９０％で２４時間保持した後、２５℃、相対湿度５０％に変化させて、２４時間保持するというサイクルを２回繰り返して行った。２サイクル目の吸湿過程の終了時と、放湿過程の終了時における試験片の重量差を吸放湿面積で割った値を吸放湿量とした。
【００２４】
（５）炭酸化硬化体の製造
アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と消石灰の重量混合比が７：３になるように混合した。更に、この混合物の約８ｇに、水を適量添加して、混合して、３５ｍｍ×３５ｍｍの金型に投入し、４００ｋｇ／ｃｍ２　の圧力でプレス成形した。得られた成形体を、底に水を張って、しかも、約５０℃に保温したデシケーター内に置いて、ほぼ１００％の二酸化炭素ガスを約２０ｍｌ／分で通風して４０時間炭酸化反応を行った。炭酸化反応により得られた硬化体の曲げ強度、炭酸化率、吸放湿量を測定した。その結果を表１に示す。また、吸放湿試験における吸放湿量の変化を図１に示す。
【００２５】
実施例２〜１２
上記実施例１と同様にして、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物と水酸化カルシウムの混合比、混合量、プレス圧を変え、また、炭酸化反応の温度あるいは反応時間の炭酸化反応の条件を変えて、炭酸化硬化体を得た。混合比、プレス圧、炭酸化反応の条件、硬化体の物性測定の結果を表１に示す。また、実施例４において得られた調湿建材の吸放湿試験における吸放湿量の変化を図２に示す。
【００２６】
【表１】
2004115278.tif 000002
【００２７】
比較例１〜３
市販の調湿建材のケイ酸カルシウム系調湿建材（比較例１）、ゼオライト系調湿建材（比較例２）、アロフェン系調湿建材（比較例３）について、同様にして、曲げ試験、吸放湿量の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2004115278.tif 000003
【００２９】
上記実施例および比較例の結果より、実施例の調湿建材は、高い曲げ強度および高い吸放湿量を有することが分かった。なお、他のアロフェンまたはイモゴライト含有組成物として、大沢土、および膠質土、水土、味噌土と呼ばれる各地の火山軽石層の鉱物を用いて同様の試験を行った結果、ほぼ同様の結果が得られた。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を利用した調湿材料、その製造方法、および調湿建材に係るものであり、本発明により、アロフェンまたはイモゴライト含有組成物を炭酸化して硬化した炭酸化硬化体からなる高い強度と優れた吸放湿特性を有するアロフェンまたはイモゴライト系調湿材料およびその製造方法を提供することができる。本発明の調湿建材は、高い強度と調湿作用を有しており、従来の調湿建材に比べて、高強度で、吸放湿量が大きいため、調湿建材として好適に使用することが可能であり、それにより、より快適な居住空間を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１による吸放湿試験の吸放湿量の変化を示すグラフである。
【図２】実施例４による吸放湿試験の吸放湿量の変化を示すグラフである。
【図１】
2004115278.tif 000004
【図２】
2004115278.tif 000005