(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布マットに含浸せしめた、SiO2/Na2O(重量比)が５〜２０であるフライアッシュと水酸化ナトリウムからなるスラリーを加熱硬化させてなり、嵩密度が０.４〜０.７g/cm3、吸放湿率が５重量％以上であることを特徴とする吸放湿性吸音材。
【請求項２】
フライアッシュの１０重量％以下をシリカヒュームで置換してなる請求項１記載の吸放湿性吸音材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライアッシュを主原料とする吸放湿性吸音材に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、建築物の高気密化に伴い、結露が発生し、またこの結露に起因する黴やダニの発生などが問題となっている。その対策として、機械設備による強制的な空調手法の導入とともに、建材自体に吸放湿機能を持たせ、よりパッシブな手法で室内の湿度調整を行うことが模索されている。
【０００３】
このような吸放湿性材を設置する場所として、開口部のほか、家具や電気機器等の設置によって隠蔽されることが少なく、比較的大面積の平面の得られる天井部位が好適と考えられる。しかし、天井材としては、軽量性や吸音性の機能を必要とする場合もあり、これらを満足する材料は現在のところ知られていない。
【０００４】
一方、フライアッシュを用いた吸音材については、種々開発されており、例えば実公平６−３０８２０号公報には、石炭灰の微粉を所望径に造粒した骨材を無機質バインダーで結合し、内部に連続した空隙を有する板体として焼結成形した吸音材が開示されている。また、特開平６−１１８９６５号公報には、無機質粒子をイソシアネート、ポリオール等の樹脂で加熱硬化成形した吸音材が開示されている。しかしながら、これらの吸音材は、吸音性は優れているものの、軽量性がなく、また製造方法も煩雑なものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、軽量性、吸音性、調湿特性を併せ持つ吸放湿性吸音材を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、不織布マットに含浸せしめた、SiO2/Na2O(重量比)が５〜２０であるフライアッシュと水酸化ナトリウムからなるスラリーを加熱硬化させてなり、嵩密度が０.４〜０.７g/cm3、吸放湿率が５重量％以上であることを特徴とする吸放湿性吸音材である。
本発明の吸放湿性吸音材は、フライアッシュの一部をシリカヒュームで置換してもよい。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の基材として用いるフライアッシュは、石炭火力発電所の煙道に設けられた集塵機によって集められた排ガス中の微粒子である。SiO2含有率が４０％以上のものが使用に適する。また、シリカヒュームは、シリカフラワーとも称される平均粒径が１μm以下の超微細非結晶質シリカ粉末である。
【０００８】
まず、フライアッシュと水酸化ナトリウム水溶液を所定割合で混合し、フライアッシュと水酸化ナトリウム水溶液からなるスラリーを調製する。この際、フライアッシュの一部をシリカヒュームに置換すると、水酸化ナトリウムとの反応性が高いので、優れた強度物性を有する吸放湿性吸音材が得られるので好ましい。次いで、このスラリーを不織布マットに含浸させた後、板状等の所定形状に加熱硬化成形（熱圧成形）することによって、本発明の吸放湿性吸音材が得られる。
【０００９】
本発明は、フライアッシュ(フライアッシュとシリカヒューム混合物)中のシリカ分(SiO2)に対する水酸化ナトリウム(NaOH)の重量配合比を５〜２０とした。NaOH配合量が５未満では、アルミノ珪酸ナトリウム塩の生成量が少なくなってバインダー効果が低下する。NaOH配合量が２０を超えると、低分子のアルミノ珪酸ナトリウム塩が過剰に生成し、これがガラス状に析出して、成形体の多孔質性を阻害する。SiO2/Na2O(重量比)を５〜２０とすることにより、フライアッシュ中のSiO2はNaOHと完全に反応することなく、多くは未反応で残され、フライアッシュの一部が低分子のアルミノ珪酸ナトリウム塩に変換され、未反応のフライアッシュを効率よく結合するようになると考えられる。
【００１０】
前記スラリーの熱圧成形によって、加熱初期の水存在下では、フライアッシュ中のシリカのシロキサン骨格が水酸化ナトリウムのアタックを受け開裂して低分子化し、シラノール基とシラノール基のナトリウム塩を含むアルミノ珪酸ナトリウム塩を生成する。更に、加熱が進んで脱水状態となると、いったん生成したシラノール基の一部は再度重合してシロキサン構造を再生し、アルミノ珪酸ナトリウム塩が高分子化する。このときアルミノ珪酸ナトリウム塩がバインダーとして働き、未反応のフライアッシュを結合するものと考えられる。そして、アルミノ珪酸ナトリウム塩中のシラノール基は、重合過程で大部分シロキサン構造に変わるが、一部はそのまま残存し、またシラノール基のナトリウム塩はそのまま残存して成形体に親水性を与え、優れた吸放湿特性を示すものと考えられる。
【００１１】
また、本発明は、上記一連の反応を、不織布マットを介して行うようにしたことが重要な意味を持つ。フライアッシュと水酸化ナトリウムの反応物は一種の低融点ガラスであり、通常硬くてもろい成形体となる。不織布マットの存在によって、脱水過程で容積を減じる割合が少なくなり、安定な多孔質構造とすることができ、また不織布が弾性補強材として働き、成形体に柔軟性を与える。更に、不織布繊維の存在によってスラリーの保持が容易となり、製造上のハンドリング性が向上する長所も生じる。
【００１２】
本発明で用いる不織布マットとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ビニロン等の繊維シート、ウェブ、パットなどのように、繊維が一方向又はランダムに配向しており、摩擦や交絡及び接着によって繊維間が結合されたものであり、比較的低密度で繊維間隙の大きいもので、目付け量２００〜５００g程度のものが使用に適する。
【００１３】
本発明で用いる不織布マットは、目付け量２００〜５００g/m2の薄層マット状不織布を用い、不織布の６〜２４倍（固形分換算）のスラリーを含浸し、実質的に４〜１５％の繊維が混入された成形体とすることで、優れた可撓性を与えることができる。繊維量が４％より少ないと、繊維の補強効果十分発揮できず、アルミノ珪酸ナトリウム塩のもろさを解決できない。また、１５％を超えるものは製造が困難であり、繊維補強の効果も飽和してくるので、繊維を増量する意味をなさないからである。
【００１４】
本発明の吸放湿性吸音材は、嵩密度０.４〜０.７g/cm3であることが必要である。嵩密度が０.４g/cm3より低いと十分な強度物性が得られず、０.７g/cm3を超えると多孔質性が失われ吸音特性が悪化する。この嵩密度は、熱圧成形の厚み規制バー用ストッパーの高さを変えることで調整できる。
【００１５】
また、本発明の吸放湿性材の吸放湿率は、５重量％以上であることが必要である。この吸放湿率が５重量％より低いと、防露性を低下させる。本発明でいう吸放湿率とは、吸放湿性材を恒温恒湿器中に入れ、２５℃−ＲＨ９０％、２５℃−ＲＨ５０％の条件を２４時間毎に繰り返し、吸湿重量と放湿重量がほぼ一定の値になったときの重量Ａを求め、重量Ａを吸放湿性材の全乾燥重量Ｂで除して得られるもの（重量％）である。
【００１６】
次に、本発明の吸放湿性吸音材の製造方法について説明する。
まず、フライアッシュ又はフライアッシュとシリカヒューム混合物に、水酸化ナトリウム水溶液をSiO2/Na2O(重量比)が５〜２０となるように添加し、リボンミキサー、マラー混合機、ニーダー、パッグミル等の混合機にこれらの材料を投入し、常温又は加温下で攪拌混合すると、スラリーが得られる。
【００１７】
次いで、このスラリー中に不織布マットを浸漬し、過剰のスラリーをローラーなどでしぼり出し、所定量のスラリーが含浸された不織布マットとする。これを予備乾燥機に装入し、乾燥率が２０〜４０％程度になるまで予備乾燥することが好ましい。最後に、ホットプレス等の熱圧成形装置を用い、例えば１００〜２００℃、５〜３０分間程度熱圧成形することにより、本発明の吸放湿性吸音材を製造することができる。
【００１８】
本発明の吸放湿性吸音材は、優れた吸音性を有し、吸湿時に潮解することなく優れた耐水性を示す。また、有機物を含有していないので優れた耐火性と不燃性を有する。したがって、天井材として好適であるほか、内装用の壁材としても用いることができる。
【００１９】
【実施例】
実施例１
フライアッシュ(中部電力碧南火力発電所製、SiO2含有率５５重量％)９０重量部とシリカヒューム(キンセイマティック製、ＥＦＡＣＯシリカヒューム、SiO2含有率９５重量％)１０重量部に、１１.９重量％の水酸化ナトリウム水溶液８５重量部を加え、万能混合機で混合し、SiO2/Na2O(重量比)が９.０のスラリーを調製した。
このスラリーに、５０×５０cmに裁断した不織布マット(東亜紡織製、ポリオレフィン系不織布Ｎ−１２９０４Ｂ、目付け量２５０g/m2)を浸漬した後、過剰のスラリーをローラーで絞り出し、約５６５gのスラリーを含む不織布マットを調製した。
このスラリー含有不織布マットを１６０℃の熱風乾燥機に入れて約４０分間加熱し、含水率２５％となるまで予備乾燥を行った。次に、この予備乾燥不織布を７mmの厚み規制用ストッパーの付いた１６０℃の熱プレスに入れて、約１０分間熱圧成形し、厚さ６.５mm、嵩密度０.４０g/cm3の成形板を得た。
このようにして得られた成形板を５０×２００mmに切り出し、曲げ試験を実施した。試験条件は中央集中載荷、スパン１００mm、荷重速度２mm/minとした。
吸放湿性能の測定は次のようにして実施した。５０×１００mmに切り出した試験片を、２５℃、９０％ＲＨと５０％ＲＨの条件を２４時間周期で繰り返すように設定した恒温恒湿機に入れ、各湿度周期毎に試験片の含水率を測定し、その値から吸湿率、放湿率を計算した。
また、垂直入射吸音率は、ＪＩＳ  Ａ  １４０５「管内法による建築材料の垂直入射吸音率測定方法」に準拠して、Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ社製４２０６型２マイクロホンインピーダンス測定管、及び３５５０型マルチチャンネル分析システムを使用して背後空気層５０mmの設定で測定した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２０】
実施例２
不織布マットのスラリー(SiO2/Na2Oが９.０)含有量を１,３９１gとした以外は、実施例１と同様にして、厚さ６.５mm、嵩密度０.５５g/cm3の成形板を得た。この成形板について、実施例１と同様な性能試験を実施した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２１】
実施例３
不織布マットのスラリー(SiO2/Na2Oが９.０)含有量を１,７９９gとした以外は、実施例１と同様にして、厚さ６.５mm、嵩密度０.７０g/cm3の成形板を得た。この成形板について、実施例１と同様な性能試験を実施した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２２】
実施例４
フライアッシュを１００重量部とし、シリカヒュームを省いて、SiO2/Na2Oを８.４とした以外は、実施例１と同様にして、厚さ６.５mm、嵩密度０.４０g/cm3の成形板を得た。この成形板について、実施例１と同様な性能試験を実施した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２３】
比較例１
厚み規制用のストッパー厚さを７.８mmとして熱プレスで熱圧成形した以外は、実施例１と同様にして、厚さ７.５mm、嵩密度０.３５g/cm3の成形板を得た。この成形板について、実施例１と同様な性能試験を実施した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２４】
比較例２
不織布マットのスラリー含有量を２,０７１gとした以外は、実施例１と同様にして、厚さ６.５mm、嵩密度０.８０g/cm3の成形板を得た。この成形板について、実施例１と同様な性能試験を実施した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２５】
比較例３
水酸化ナトリウム濃度を４.９５重量％とし、SiO2/Na2Oが２１.７のスラリーを調製した以外は、実施例１と同様にして、厚さ６.５mm、嵩密度０.４０g/cm3の成形板を得た。この成形板について、実施例１と同様な性能試験を実施した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２６】
【表１】
0004780266.tif 000002
【００２７】
【表２】
0004780266.tif 000003
【００２８】
【発明の効果】
本発明の吸放湿性吸音材は、吸音性、吸放湿性が優れ、しかも軽量で耐水性、耐火性及び経済性にも優れており、天井材として好適であるほか、建築用内装材としても有用である。また、その製造方法は特殊な設備を必要とせず、フライアッシュを主原料としているので、資源の有効利用にもつながるものである。