(57)【要約】【課題】従来の調湿材料では必要不可欠であった高温熱処理を行なうことなく、水蒸気吸放湿特性の優れた調湿材料を低コストで製造する。【解決手段】少なくともいずれか一方にアルミニウムイオンを含むアルカリ性水溶液と酸性水溶液とを、ｐＨ７〜１０で中和反応させ、得られた生成物を乾燥する。乾燥温度としては２０〜１５０℃が好ましい。このような方法によれば、細孔半径が３０ｎｍ以下の擬ベーマイト粉末からなる調湿材料が得られる。この擬ベーマイト調湿材料は、水蒸気吸湿量が相対湿度０〜９０％ＲＨの範囲で４５％以上、水蒸気放湿量が相対湿度５〜９０％ＲＨの範囲で４０％以上の吸放湿能力を持ち、さらに水蒸気吸着等温線の急激な立上り部が４０〜９０％ＲＨの範囲内にある水蒸気吸放湿特性を持つ。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
細孔半径が３０ｎｍ以下の擬ベーマイト粉末からなることを特徴とする擬ベーマイト調湿材料。
【請求項２】
水蒸気吸湿量が相対湿度０〜９０％ＲＨの範囲で４５％以上、水蒸気放湿量が相対湿度５〜９０％ＲＨの範囲で４０％以上の吸放湿能力を持つことを特徴とする請求項１に記載の擬ベーマイト調湿材料。
【請求項３】
水蒸気吸着等温線の急激な立上り部が４０〜９０％ＲＨの範囲内にある水蒸気吸放湿特性を持つことを特徴とする請求項１又は２に記載の擬ベーマイト調湿材料。
【請求項４】
少なくともいずれか一方にアルミニウムイオンを含むアルカリ性水溶液と酸性水溶液とを、ｐＨ７〜１０で中和反応させ、得られた生成物を乾燥することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の擬ベーマイト調湿材料の製造方法。
【請求項５】
乾燥温度が２０〜１５０℃であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、擬ベーマイト調湿材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家屋の高断熱、高気密化に伴ない、室内が高湿度になるという問題がある。この問題を解決するために、吸放湿性をもった調湿材料が建築材料として使用されるようになり、各種調湿材料の開発がなされている。例えば、後掲特許文献１には、水酸化アルミニウム粉末を減圧雰囲気下で熱処理することにより吸放湿性能のよい調湿材が得られることが開示されている。また、特許文献２には、金属塩水溶液に酸又はアルカリ水溶液を加えるか、あるいはＳ２−イオンを含む水溶液を加えて金属水酸化物又は金属硫化物の非晶質粒子を沈殿させ、これを乾燥又は熱処理することで吸放湿性能を有する多孔質酸化物が得られることが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１９３９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２０００−１８９７４４号公報（特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような従来の調湿材料の製造方法においては、高温熱処理しないと充分な水蒸気吸放湿能力が得られないため、製造過程において必ず高温熱処理を行なう必要があり、そのためコスト高となるという問題があった。
従って、本発明の目的は、このような問題がなく、水蒸気吸放湿特性に優れた調湿材料を提供することにある。
さらに本発明の目的は、従来の調湿材料では必要不可欠であった高温熱処理を行なうことなく、水蒸気吸放湿特性の優れた調湿材料を低コストで製造可能な方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によれば、細孔半径が３０ｎｍ以下の擬ベーマイト粉末からなることを特徴とする擬ベーマイト調湿材料が提供される。
好適な態様においては、擬ベーマイト調湿材料は、水蒸気吸湿量が相対湿度０〜９０％ＲＨの範囲で４５％以上、水蒸気放湿量が相対湿度５〜９０％ＲＨの範囲で４０％以上の吸放湿能力を持ち、さらに好ましくは水蒸気吸着等温線の急激な立上り部が４０〜９０％ＲＨの範囲内にある水蒸気吸放湿特性を持つ。
さらに本発明によれば、このような擬ベーマイト調湿材料の製造方法も提供され、少なくともいずれか一方にアルミニウムイオンを含むアルカリ性水溶液と酸性水溶液とを、ｐＨ７〜１０で中和反応させ、得られた生成物を乾燥することを特徴としている。好適な態様によれば、乾燥温度は２０〜１５０℃である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、これまで調湿材料として使用された例のない擬ベーマイトを用いた調湿材料を提供するものである。
すなわち、本発明者らは、少なくともいずれか一方にアルミニウムイオンを含むアルカリ性水溶液と酸性水溶液とを、ｐＨ７〜１０で中和反応させて得られる生成物は、擬ベーマイトであり、これは乾燥しただけで細孔半径が３０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下の多孔質粉末で水蒸気吸放湿特性に優れた調湿材料粉末となること、また、製造面においては、従来の調湿材料では必要不可欠であった高温熱処理を行なう必要がないので、低コストでの製造が可能となることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００７】
本発明の擬ベーマイト粉末は、少なくともいずれか一方にアルミニウムイオンを含むアルカリ性水溶液と酸性水溶液とを中和反応させることにより製造することができるが、好ましくは、両方ともアルミニウムイオンを含むアルカリ性水溶液と酸性水溶液、例えばアルミン酸アルカリ水溶液とアルミニウム塩水溶液（酸性アルミニウム）との中和反応により製造することができる。アルミン酸アルカリとしては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等の任意のアルミン酸アルカリを用いることができる。これらのうち、入手の容易さ及び安価であることからアルミン酸ナトリウムが好ましい。アルミン酸アルカリは、単独で用いてもよく、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。アルミニウム塩は、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等の種々の任意のアルミニウム塩を用いることができる。これらのうち、硫酸アルミニウム及び塩化アルミニウムは安価であるために好ましい。アルミニウム塩についても、単独で用いてもよく、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、アルミニウム又はアルミニウム合金のアルマイト処理におけるアルカリエッチング工程や水洗工程から生じた水酸化アルミニウムを含むスラッジ（汚泥）や陽極酸化工程から生じた硫酸アルミニウム等を含む酸性アルミニウムスラッジなどの廃棄物を用いることもでき、それによってより低コストで擬ベーマイト粉末を製造することができる。
【０００８】
中和反応は、アルミニウム塩溶液及びアルミン酸アルカリ溶液の両者を混合する方法、あるいはいずれか一方に他方を注液しながら行なう方法のいずれも可能であるが、後者の方法の場合、注液速度により生成物に変化がある。そのため、常に一定品質の擬ベーマイトを生成させるためには、アルミニウム塩溶液及びアルミン酸アルカリ溶液の両者を同時に添加する方法が望ましく、また、中和による沈殿形成時には常に一定のｐＨとなるように調整することが望ましい。
【０００９】
沈殿形成時には、ｐＨ７〜１０、好ましくは７．５〜９の範囲内で中和反応が進行するように調整する必要がある。反応溶液のｐＨが７未満では、非晶質の水酸化アルミニウムが生成し、これは高温での熱処理を行なわないと水蒸気吸放湿特性が得られず、また乾燥して得られるものも粉末ではなく固形物である。一方、ｐＨ１０を超えた場合には、擬ベーマイトは生成するが、沈殿物が反応液中に溶解してしまうため収率が悪くなるという問題がある。
【００１０】
反応槽内の中和溶液の温度（反応温度）は、常温（２０℃）〜１００℃、好ましくは４０〜７０℃となるように調整することが望ましく、予め加温しておいてもよく、あるいは中和後加温してもよい。中和溶液の温度が常温未満では沈澱した粒子が強固に凝集してしまい、熟成及び乾燥工程を経て得られた粉体の細孔容積が小さくなるため好ましくない。一方、反応槽内の溶液温度が１００℃を超えると、粒子径の大きな相が折出し、比表面積が小さくなるため好ましくない。
また、中和反応中に撹拌する場合、ゆっくり撹拌すれば生成物を乾燥して得られるものは粉末になり易いが、激しく撹拌すると固形物（固化体）になり易い傾向がある。
【００１１】
沈澱形成後に、中和溶液を熱成するのが望ましい。この熟成工程で擬ベーマイトの結晶性が向上する。熱成時間は、特に限定されないが、２時問以内が適当である。熟成時間が長すぎると、擬ベーマイト粒子が成長しすぎて擬ベーマイトの細孔容積が小さくなり易い。熟成が終了した後、濾過により擬ベーマイトと液体を分離する。分離後、水を用いて擬ベーマイト粒子表面に吸着している副生成物である硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム等を洗浄して除去した後、スプレードライヤー等の乾燥装置を用いて乾燥する。乾燥温度は特に限定されないが、乾燥温度が高すぎると得られた擬ベーマイトがγ−アルミナヘ相転移し易いため好ましくなく、一般に２０〜１５０℃の範囲内が適当である。
【００１２】
このようにして製造された擬ベーマイト粉末は、細孔半径が３０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下の細孔径分布を有し、水蒸気吸放湿特性に優れているため、各種分野において調湿材料として用いることができる。
また、得られる粉末状の調湿材料は、そのまま用いることができる他、適当なバインダー、補強材等を混合し、加圧成形してシート材、板材等任意の形状に成形した固形材や、コーティング材など、任意の形態で用いることもできる。例えば、クロス材に混入したり、セラミックス成形体に混入することにより、壁材や天井材、床下地材等の建築用材料に好適に利用することができる。また、所望の湿度に応じて、適切な湿度域で吸着量が急峻に増大する調湿材料を選択して使用することができる。例えば、換気が困難で高湿度になり易い床下、押し入れ、下駄箱などの任意の空間を常に任意の適切な湿度状態に保つことができ、それによって、結露やカビ・ダニなどの繁殖を防止でき、極めて安全で経済的に調湿が行なわれる。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明についてより具体的に説明するが、本発明が下記実施例に降定されるものでないことはもとよりである。
【００１４】
実施例１
硫酸アルミニウム水溶液とアルミン酸ナトリウム水溶液を共に６０℃に加熱したものを混合し、ｐＨ＝８に保持しながら中和反応させた。中和反応終了後、３０分間保持したのち、固液分離を行なった。固液分離の際、さらに水を加え、中和塩の除去を行なった。得られた生成物を６０℃にて乾燥した。乾燥後に得られた粉末についてＸ線回折法による生成物の同定を行なったところ、擬ベーマイトであった。また、この粉末の水蒸気吸着等温線を測定したところ、図１に示す通りであり、０〜９０％ＲＨの範囲において５７ｗｔ％の吸放湿能力を持っていた。
また、得られた粉末を３００℃で３時間熱処理したものの水蒸気吸着等温線を図２に、６００℃で３時間熱処理したものの水蒸気吸着等温線を図３に示す。図１と図２、図３を比較すれば明らかなように、高温で熱処理しても吸放湿性能に変化はなく、本発明によれば沈殿物の乾燥のみで充分に高い吸放湿性能が得られることがわかる。
【００１５】
実施例２
常温のアルミン酸ナトリウム水溶液中に、常温の硫酸アルミニウム水溶液を加え、ｐＨ＝８になるよう維持しながら中和反応させた。中和反応終了後、生成した懸濁液を６０℃に加熱し、３０分間保持した。その後、固液分離を行なった。固液分離の際、水を追加し、中和塩の除去を行なった。得られた生成物を６０℃にて乾燥した。乾燥後に得られた粉末についてＸ線回折法による生成物の同定を行なったところ、擬ベーマイトであった。また、この粉末の水蒸気吸着等温線を測定したところ、図１と同様な曲線を示し、０〜９０％ＲＨの範囲において５０ｗｔ％の吸放湿能力を持っていた。
【００１６】
実施例３
常温の硫酸アルミニウム水溶液中に、常温のアルミン酸ナトリウム水溶液を加え、ｐＨ＝８になるよう維持しながら中和反応させた。中和反応終了後、生成した懸濁液を６０℃に加熱し、３０分間保持した。その後、固液分離を行なった。固液分離の際、水を追加し、中和塩の除去を行なった。得られた生成物を６０℃にて乾燥した。乾燥後に得られた粉末についてＸ線回折法による生成物の同定を行なったところ、擬ベーマイトであった。また、この粉末の水蒸気吸着等温線を測定したところ、図１と同様な曲線を示し、０〜９０％ＲＨの範囲において５０ｗｔ％の吸放湿能力を持っていた。
【００１７】
比較例１
硫酸アルミニウム水溶液とアルミン酸ナトリウム水溶液を共に６０℃に加熱したものを混合し、ｐＨ＝６に保持しながら中和反応させた。中和反応終了後、３０分間保持したのち、固液分離を行なった。固液分離の際、さらに水を加え、中和塩の除去を行なった。得られた生成物を６０℃にて乾燥した。乾燥後に得られた粉末についてＸ線回折法による生成物の同定を行なったところ、アモルファスであった。また、この粉末の水蒸気吸着等温線を測定したところ、図４に示す通りであり、吸湿能力は認められたが、放湿能力に劣るものであった。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の調湿材料は、細孔半径が３０ｎｍ以下の擬ベーマイト粉末からなるため、水蒸気吸放湿特性に優れている。また、本発明の方法によれば、このような水蒸気吸放湿特性に優れた擬ベーマイト粉末からなる調湿材料を比較的簡単に製造でき、しかも従来の調湿材料では必要不可欠であった高温熱処理を行なう必要がないので、低コストでの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１において得られた擬ベーマイト粉末の水蒸気吸着等温線を示すグラフである。
【図２】実施例１において得られた擬ベーマイト粉末を３００℃で熱処理して得られた粉末の水蒸気吸着等温線を示すグラフである。
【図３】実施例１において得られた擬ベーマイト粉末を６００℃で熱処理して得られた粉末の水蒸気吸着等温線を示すグラフである。
【図４】比較例１において得られたアモルファス水酸化アルミニウム粉末の水蒸気吸着等温線を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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