(57)【要約】【課題】タイル等のセメント成形体やセメント系の仕上げ材などからマイナスイオンを発生させることができるマイナスイオン発生体、その製造方法、及びマイナスイオン発生体造形用組成物を提案する。【解決手段】本発明のマイナスイオン発生体は、水硬性セメントと水溶性樹脂とマイナスイオン発生粉体を混練固化してなる。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性セメントと水溶性樹脂とマイナスイオン発生粉体を混練固化してなることを特徴とするマイナスイオン発生体。
【請求項２】
骨材としてガラス微細粉粒を混入したこと特徴とする請求項１に記載のマイナスイオン発生体。
【請求項３】
表面側をブラスト処理したことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイナスイオン発生体。
【請求項４】
水硬性セメントと水溶性樹脂とマイナスイオン発生粉体を、混練する第１工程、成型する第２工程、養生固化する第３工程からなることを特徴とするマイナスイオン発生体の製造方法。
【請求項５】
水硬性セメントと水溶性樹脂とマイナスイオン発生粉体からなることを特徴とするマイナスイオン発生体造形用組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイル等のセメント成形体やセメント系の仕上げ材などからマイナスイオンを発生させることができるマイナスイオン発生体、その製造方法、及びマイナスイオン発生体造形用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりセメント系材料は、外壁や縁石等ばかりでなく、ビルの内装、或いは一般家屋の内装材としても使用されている。これらは合成樹脂などを主成分とする有機質材料に比べて高次元の耐久、耐候性を有することが知られ、施工後数年経過した後にも外観的並びに物性的な変化（劣化）は生じない。また、タイルは、土壌を完全にセメントで被覆せずに、例えば芝生等と適宜に組み合わせて緑化庭にも適用できるので、地球温暖化やヒートアイランド現象の低減に寄与する使用が可能という点で将来的な需要の増大が見込まれる。
一方、マイナスイオンは、滝つぼや噴水等の近隣で発生し、清涼な爽快感が得られること、これが水分子からマイナスイオンが生ずる効果であることも近年の研究にて知られている。さらに、このマイナスイオンの爽快感を得られる以外の作用効果についても、各種の報告がなされ、例えば浄化作用や消臭作用などについても報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在製品化されている多くのマイナスイオン発生製品は、例えば送風機構を具備する装置のフィルター等のように殆どが家電製品の一部として用いられていたり、マイナスイオン発生粉体を有機質担持体に担持させて用いられており、マイナスイオン発生粉体の機能は消失していないにも関わらず、電気的装置の劣化、有機質担持体の劣化などと共に廃棄されてしまっていた。
そこで本発明は、耐用年数がそれ自体高いセメント系材料とマイナスイオン発生粉体とを組み合わせ、長期間にわたって継続的にマイナスイオンを発生することができるマイナスイオン発生体を提案することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記に鑑み提案されたもので、水硬性セメントと水溶性樹脂とマイナスイオン発生粉体を混練固化してなることを特徴とするマイナスイオン発生体に関するものである。
【０００５】
また、本発明は、水硬性セメントと水溶性樹脂とマイナスイオン発生粉体を、混練する第１工程、成型する第２工程、養生固化する第３工程からなることを特徴とするマイナスイオン発生体の製造方法をも提案する。
【０００６】
さらに、本発明は、水硬性セメントと水溶性樹脂とマイナスイオン発生粉体からなることを特徴とするマイナスイオン発生体造形用組成物をも提案する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる水硬性セメントとしては、特に限定するものではなく、例えば普通ポルトランドセメント、早強セメント、ホワイトセメント、アルミナセメントのいずれでも良い。
【０００８】
本発明に用いる水溶性樹脂としては、特に限定するものではないが、水性の乳化重合体の１種であるアクリル酸エステル共重合エマルジョンを用いることが望ましく、特にアクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル・メタクリル酸・トリメチロールプロパントリメタクリレート共重合物を用いることが望ましい。
【０００９】
本発明に用いるマイナスイオン発生粉体としては、特に限定するものではなく例えばトルマリン（電気石）やガーネットの微粉末を使用しても良いが、ガーネット９９〜１重量％と、ジルコニウム、バリウム、ランタン、セリウム、ネオジウム等の全てを含む鉱物焼成による酸化物からなる鉱物１〜９９重量％とを組み合わせたものを使用することがマイナスイオン放出効果が高いため望ましい。後者の鉱物は、ガーネットのマイナスイオン発生作用を励起する作用を果たすものと考えられる。これらのマイナスイオン発生粉体の粒度としては、平均粒度として３００μｍ以下が望ましいが、平均粒度が５ｍｍ以下程度でも使用可能である。さらに、銀微粉末、銅微粉末、その他の導電性金属微粉末、炭素微粉末、炭素繊維微粉末、チタン酸カリウムのウィスカーなどの１種又は２種以上の導電性物質を添加し、適度な導電性（表面固有抵抗１０５〜１０８Ωｃｍの範囲）を付与すると、セメント成形体（マイナスイオン発生体）中のマイナスイオン発生粉末からより多量のマイナスイオンを発生させることができる。
【００１０】
トルマリン（電気石）等のマイナスイオン発生粉末が摩擦等の刺激を受けてマイナスイオンを発生することは知られているが、ガーネット（及び樹脂エマルジョン）を用いることにより、骨材として多量のガラス粉粒を添加することができるため、好ましい。即ちガーネット（及び樹脂エマルジョン）の界面活性効果によってアルカリ骨材反応を防止して膨張、剥離、亀裂などの劣化現象を起こすことがない。
また、マイナスイオン発生作用の面でも、前述のようにガーネット（及び励起剤、及び／又は導電性物質）を用いることにより、刺激を与えなくても恒常的に多量のマイナスイオンを発生させることができる。この機構は以下のように考えられる。
【００１１】
マイナスイオン発生粉体は自発分極している極性結晶体であり、結晶の両端にプラス極、マイナス極が自発的に生じて電位が永久に保存されるのでプラス極からマイナス極へ常時微弱な電流が流れている。その際、微粉末化鉱物の周囲物質の表面固有抵抗が大きくて導電性が低いと、帯電性が大きくなって微弱電流の電流値が低くなるためにマイナスイオンの放出が抑えられる。また、微粉末化鉱物の周辺物質の表面固有抵抗が小さくて導電性が高いと、隣接する微粉末化鉱物間での電位が中和されてマイナスイオンの放出が抑えられる。そのため、前述のように微粉末化鉱物の周囲物質の表面固有抵抗を１０５〜１０８Ωｃｍの範囲の適度の導電性を有するようにした場合、マイナスイオンの放出を高いレベルで維持することが可能となる。
【００１２】
またガーネットの微粉末が極微弱な電気エネルギーを有することは知られていたが、このガーネットの微粉末に水を接触させたところ、１７Ｏ−ＮＭＲ（核磁気共鳴）シグナル半値幅の値が原水１１７．５（Ｈｚ）より明らかに小さい７８．３Ｈｚになることが確認された。このことは、クラスターと呼ばれる分子団を含む原水をガーネット微粉末に接触させることにより、クラスターがより小さな分子団となることを意味しており、さらにこの小さな分子団から単分子の水が生ずることを意味している。また別途実験により、ガーネット微粉末を充填したカラムに通水するとｐＨ６．７〜６．９の水が１分〜数分の短時間でｐＨ８．８〜１０．０になることが確認されている。尚、ガーネット微粉末から極微量の溶出イオンがあったが、これらの影響によるｐＨの変動ではない。
これらより水分子は、
Ｈ２Ｏ⇔Ｈ＋＋ＯＨ−
の平衡状態を示し、水素プラスイオンの濃度［Ｈ＋］は中性域では１０−７ｍｏｌ／Ｌ（ｐＨ７）になっているが、水分子がガーネット微粉末と接触することによりこの平衡状態が壊れ、水素プラスイオン（Ｈ＋）の一部は水素ガス（Ｈ２）となり、水中から離れ出る。その結果、水酸基マイナスイオンの濃度［ＯＨ−］が増加し、改質水はアルカリ性化する。そして、水酸基マイナスイオン（ＯＨ−）は周辺の水分子（Ｈ２Ｏ）と結合し、ヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２−）となる。
Ｈ２Ｏ＋ＯＨ−→Ｈ３Ｏ２−
要するにガーネット微粉末は極性結晶体を有し、短時間で水のクラスターを小さくする改質浄化作用を発揮するとともに、水分子のマイナスイオンを増加させて水をアルカリ性化するという電気的特性を有するという新たな知見を得た。そして、空気中の湿気分である水分がマイナスイオン発生粉体に接触することにより、直ちに小さなクラスターを含む水分子のある空気となり、やがて電気的にマイナスに帯電したヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２−）となり、空気中の多量のマイナスイオンを発生する。
【００１３】
そして、このようなマイナスイオン発生粉体は、人間の生活環境に有益な遠赤外線放射特性を有し、かつマイナスイオンを定常的に放出させ、消臭効果等の様々な有益な作用を得ることができる。
遠赤外線は４〜１０００μｍの波長を持つが、この塗料が放射する遠赤外線は、４０〜１００℃において人体に有益な６〜１４μｍの波長を持つ“育成光線”と呼ばれる範囲内の７〜１４μｍを示すものである。この育成光線が人体に当たると熱エネルギーに変わり、温熱効果で血管を拡張させ、血流を促進し、身体の隅々まで新鮮な酸素を送る事ができ、新陳代謝を助ける事ができる。
マイナスイオン放出ではアンモニアやホルムアルデヒドなどの脱臭（除去）効果が得られ、さらに清涼な爽快感が得られたり、発汗作用の抑制や血行促進が図られたり、或いは空気清浄効果、味覚改善効果など、極めて優れた環境改善効果が得られる。
【００１４】
本発明のマイナスイオン発生体は、前記の各成分、水硬性セメントと水溶性樹脂とマイナスイオン発生粉体を混練、固化してなるが、各成分の配合割合は、特に限定するものではないが、水硬性セメント１０〜９０重量部、水溶性樹脂１〜３０重量部、マイナスイオン発生粉体１０〜９０重量部であることが望ましい。また、マイナスイオン発生粉体としてガーネットを用いて微細ガラス粉粒を混入させたマイナスイオン発生体では、水硬性セメント１０〜９０重量部、水溶性樹脂１〜３０重量部、マイナスイオン発生粉体１０〜９０重量部に対し、微細ガラス粉粒２０〜１８０重量部であることが望ましい。
【００１５】
本発明の製造方法は、水硬性セメント及びマイナスイオン発生粉体を予め混合し、この混合物と前記水溶性樹脂とを混練機により均一分散した（第１工程）後、板状型枠等に型詰めするなどして所望の形状に成型（第２工程）し、脱気、養生、固化（第３工程）し、必要に応じて切断し、或いは必要に応じて表面側をブラスト処理し、マイナスイオン発生体を得る。
第１工程は、微細ガラス粉粒を配合する場合には、これを水硬性セメント及びマイナスイオン発生粉体と共に混合する。
第２工程は、型詰めに限定するものではなく、押出或いは圧延（塗り付け）等の公知の成形方法、又はそれらの組み合わせ等でも良い。
第３工程は、常温・常圧下の養生固化でも良いし、蒸気養生等の公知の方法でも良い。
必要に応じて切断する工程では、ダイヤモンドカッター、ウォータージェット等による公知の方法でよく、例えば板状の固化材を長さ方向もしくは幅方向或いは両方向に切断しても、ブロック状もしくは塊状の固化材を厚さ方向に切断しても良い。即ち、予め所要の形状に成型するようにしても良いし、切断によって所要の形状を得るものでも良い。また、ブラスト処理する工程では、サンドブラストでもショットブラストでも良い。
こうしてマイナスイオン発生体は、例えば建築土木資材としては、大、小のタイル、レンガ、板材、表面仕上げ材等に製造される。また、特に厚肉とする場合などには、表層側にマイナスイオン発生体からなる層を形成し、その裏層側にマイナスイオン発生粉末を含有しないセメント硬化体を形成した積層タイプとしても良い。
【００１６】
【実施例】
（１）タイル用原料
国産ホワイトセメント
ガラス微細粉粒（粒径２〜３ｍｍ／静岡工場粉砕品）
（２）水溶性樹脂
スーパーＧＸ２−Ｂ０３
（アクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル・メタクリル酸・トリメチロールプロパントリメタクリレート共重合物）
（３）マイナスイオン発生粉体
ガーネット５ｗｔ％とジルコニウム、バリウム、ランタン、セリウム、ネオジウム等の鉱物焼成による酸化物からなる励起材９５ｗｔ％からなる混合微粉末（平均粒径５μｍ）
【００１７】
〔マイナスイオン発生体の製造〕
前記の水硬性セメント、マイナスイオン発生粉体、ガラス微細粉粒を予め混合し、この混合物と前記水溶性樹脂とを３０Ｌ用オムニミキサー（千代田技研製）により均一分散した。配合組成は表２に示す。その後、１９２×１９２×１７ｍｍの板状型枠に型詰めして成型し、脱気、養生、固化し、１９２×１９２×１７ｍｍのタイル状マイナスイオン発生体を得た。
尚、水硬性セメント、ガーネット、ガラス微細粉粒及び水溶性樹脂の配合割合は一定とし、マイナスイオン発生粉体の量を７水準（添加しないものを含む）とり、さらにそれぞれにその表面にサンドブラスト処理か、ショットブラスト処理の何れかを施した。
【表１】
2004091254.tif 000002
【００１８】
〔試験方法１；マイナスイオン測定〕
測定器：イオンカウンターＭＯＤＥＬ　ＳＣ−５０（株）シグマテック製
測定箇所：元旦フューテック（株）本社
〔試験方法２；物性測定〕
４週間後のマイナスイオン発生体の寸法計測と、強度試験を行なった。
【００１９】
〔試験結果１；マイナスイオン測定結果〕
【表２】
2004091254.tif 000003
【００２０】
〔考察〕
表２より明らかなようにマイナスイオン発生粉体の添加量が多いほどマイナスイオンの発生量が多く、また同じブラスト処理でもショットブラストの方が幾分サンドブラストよりもイオン発生量が大きかったが、あまり大きな差異は認められなかった。またイオン発生量の数値より、マイナスイオン発生粉体の添加量は対セメント比で４〜７％以上が好ましいことが確認された。
【００２１】
〔試験結果２；物性測定結果〕
４週間後のマイナスイオン発生体の平均収縮率は０．０３％となり、曲げ強度は１８５ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は８５０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、寸法安定性に優れ、十分に実用可能な強度特性が得られたことが確認された。
【００２２】
以上本発明を一実施例を示したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上要するに、本発明のマイナスイオン発生体は、タイルやレンガ、板材、表面仕上げ材などの建築土木資材として適用することにより、長期間にわたって継続的にマイナスイオンを発生させることができ、上述の資材を用いた建築物の内装空間に、爽快感を与えたり消臭等の様々な有益な作用を与えることができる。
また、特にガーネット及びガラス微細粉粒を混入したものは、寸法安定性に優れたものであり、建設基礎資材としての信頼性が確保される。また骨材として多量のガラス粉粒を添加することができるので、近年問題化しているガラス屑を資源として有効活用することができる。