(57)【要約】【課題】吸着したガスの脱離を抑制することができる調湿体を提供する。【解決手段】調湿体は、カルシウムフェライトを主成分とするとともに細孔を有する多孔質焼結体に遷移金属系化合物が担持されて形成され、建築物の壁材、空気清浄フィルタ等に用いられる。調湿体は、毛管凝縮法により求められる孔径が好ましくは１〜２０ｎｍであるとともに水銀圧入法により求められる気孔率が好ましくは４０〜７０％であり、ＢＥＴ法により求められる比表面積が好ましくは５〜４０ｍ２／ｇである。遷移金属系化合物は、遷移金属系化合物を溶剤に分散させた分散液又は溶剤に溶解させた溶液を細孔に充填した後に乾燥して溶剤を除去することにより細孔内に担持され、細孔内には、担持された遷移金属系化合物によって細孔よりも孔径が小さい微細孔が形成されている。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムフェライトを主成分とするとともに細孔を有する多孔質焼結体に遷移金属系化合物が担持され、細孔内には、担持された遷移金属系化合物によって細孔よりも孔径が小さい微細孔が形成されていることを特徴とする調湿体。
【請求項２】
毛管凝縮法（ガス吸着法）により求められる孔径が１〜２０ｎｍであるとともに水銀圧入法により求められる気孔率が４０〜７０％である請求項１に記載の調湿体。
【請求項３】
ＢＥＴ法（気相吸着法）により求められる比表面積が５〜４０ｍ２／ｇである請求項１又は請求項２に記載の調湿体。
【請求項４】
前記遷移金属系化合物は、遷移金属系化合物を溶剤に分散させた分散液又は溶剤に溶解させた溶液を細孔に充填した後に乾燥して溶剤を除去することにより細孔内に担持されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の調湿体。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の調湿体に用いられ、カルシウムフェライトを主成分とするとともに細孔を有することを特徴とする多孔質焼結体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の壁材、空気清浄フィルタ等に用いられる調湿体及びそれに用いられる多孔質焼結体に関するものである。より詳しくは、吸着したガスの脱離を抑制することができる調湿体及びそれに用いられる多孔質焼結体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築物の壁材に用いられる調湿体としての調湿機能建材は、粉粒炭と珪藻土等の不燃性調湿材との造粒物により形成されている炭調湿材を備えている（例えば、特許文献１参照。）。そして、粉粒炭及び不燃性調湿材により調湿性及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）ガス等のガスに対するガス吸着性を発揮する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３２５７３３号公報（第２〜３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の調湿体は、炭調湿材を構成する粉粒炭等に吸着したガスが加熱等によって粉粒炭等から容易に脱離して炭調湿材から放出されるという問題があった。これは、粉粒炭等へのガスの吸着は、粉粒炭等の表面とガスの分子との間に作用するファンデルワールス力による物理的な結合、即ち物理吸着である。よって、粉粒炭等の表面と吸着したガスの分子との結合力は弱く、吸着したガスの分子に例えば加熱により熱エネルギーが加えられたときには、粉粒炭等の表面と吸着したガスの分子との結合が容易に切断されてガスが粉粒炭等から脱離するためと推察される。
【０００５】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、吸着したガスの脱離を抑制することができる調湿体及びそれに用いられる多孔質焼結体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の調湿体は、カルシウムフェライトを主成分とするとともに細孔を有する多孔質焼結体に遷移金属系化合物が担持され、細孔内には、担持された遷移金属系化合物によって細孔よりも孔径が小さい微細孔が形成されているものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の調湿体は、請求項１に記載の発明において、毛管凝縮法（ガス吸着法）により求められる孔径が１〜２０ｎｍであるとともに水銀圧入法により求められる気孔率が４０〜７０％である。
【０００８】
請求項３に記載の発明の調湿体は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、ＢＥＴ法（気相吸着法）により求められる比表面積が５〜４０ｍ２／ｇである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の調湿体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記遷移金属系化合物は、遷移金属系化合物を溶剤に分散させた分散液又は溶剤に溶解させた溶液を細孔に充填した後に乾燥して溶剤を除去することにより細孔内に担持されているものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明の多孔質焼結体は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の調湿体に用いられ、カルシウムフェライトを主成分とするとともに細孔を有するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の調湿体は、カルシウムフェライト（ＣａＯ−Ｆｅ２Ｏ３系化合物）を主成分とするとともに細孔を有する多孔質焼結体に遷移金属系化合物が担持されて形成されている。この調湿体は調湿性及びガス吸着性を有し、建築物の壁材、空気清浄フィルタ等に用いられる。ここで、調湿性とは、外気中の湿度が高いとき、例えば相対湿度が９０％のときには吸湿性を有し、外気中の湿度が低いとき、例えば相対湿度が５０％のときには水蒸気の放出性を有することをいう。
【００１２】
調湿体を構成する遷移金属系化合物は、多孔質焼結体の表面に担持されるとともに、遷移金属系化合物を溶剤に分散させた分散液又は溶剤に溶解させた溶液を細孔に充填した後に乾燥して溶剤を除去することにより、細孔の内表面に結晶化した状態等で担持されている。そして、多孔質焼結体の細孔内には担持された遷移金属系化合物によって細孔よりも孔径が小さい微細孔が形成され、調湿体はこれら細孔及び微細孔により吸放湿性を発揮する。
【００１３】
遷移金属系化合物はＶＯＣガスや酸性ガス等のガスに対する優れたガス吸着性を有している。ＶＯＣガスの具体例としてはホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス、メチルメルカプタン（ＣＨ３ＳＨ）ガス、アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）ガス、キシレン（Ｃ８Ｈ１０）ガス等が挙げられ、酸性ガスの具体例としては硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガス、二酸化硫黄（ＳＯ２）ガス等が挙げられる。遷移金属系化合物の具体例としてはＦｅ（ＯＨ）２やＦｅＯＯＨ等が挙げられ、ＦｅＯＯＨとしてはα−ＦｅＯＯＨやγ−ＦｅＯＯＨ等が挙げられる。これらは単独で担持されてもよいし、二種以上を組み合わせて担持されてもよい。これらの中でも、ガス吸着性が高いためにＦｅＯＯＨが好ましく、α−ＦｅＯＯＨがより好ましい。
【００１４】
遷移金属系化合物の分散液又は溶液の具体例としては硫酸鉄（ＦｅＳＯ４）、硝酸鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）３）、塩化鉄（ＩＩ）（ＦｅＣｌ２）等の水溶液やエタノール溶液等が挙げられ、これらは単独で充填されてもよいし、二種以上を組み合わせて充填されてもよい。調湿体は、多孔質焼結体の細孔内等に遷移金属系化合物が担持されることにより、多孔質焼結体に比べてＢＥＴ法（気相吸着法）により測定される比表面積を例えば５０倍以上にまで大きくすることができるとともに、ＢＥＴ法により測定される細孔容積を例えば４０倍以上にまで大きくすることができる。これは、担持されている遷移金属系化合物による微細孔が形成されることによって多孔質焼結体に比べて表面積が大きくなるためと推察される。このため、調湿体は、多孔質焼結体に比べてガス吸着性を向上させることができる。
【００１５】
調湿体の吸湿性やガス吸着性には、調湿体の表面積が要因の１つとなっている。このため、調湿体の毛管凝縮法（ガス吸着法）により求められる孔径は好ましくは１〜２０ｎｍである。ここで、孔径とは、多孔質焼結体の細孔径と遷移金属化合物の担持によって細孔内に形成される微細孔の微細孔径とを含む概念であり、調湿体の水銀圧入法によって求められた細孔半径最多分布値を示す。さらに、孔径が前記範囲であるときには、水銀圧入法により求められる孔径は０．１〜０．５μｍであり、電子顕微鏡により測定される平均孔径は０．０５〜２．５μｍである。さらに、調湿体は、水銀圧入法により求められる気孔率が好ましくは４０〜７０％であり、ＢＥＴ法により求められる比表面積が好ましくは５〜４０ｍ２／ｇである。
【００１６】
孔径が前記範囲未満では、孔径が小さいために外気中の水蒸気やガスの細孔への侵入が困難になる。一方、孔径が前記範囲を超えると、調湿体の表面積が低下して吸湿性やガス吸着性が低下するおそれがある。気孔率又は比表面積が前記範囲未満では、調湿体の表面積が低下して吸湿性やガス吸着性が低下するおそれがある。一方、気孔率又は比表面積が前記範囲を超えると、調湿体の３点曲げ強度等の強度が低下し、調湿体を建築物の壁材等に用いるのが困難になる。
【００１７】
調湿体の吸湿性やガス吸着性には、前記調湿体の表面積の他に細孔容積が要因となっている。このため、ＢＥＴ法により求められる調湿体の細孔容積は好ましくは０．０５〜０．１ｍｌ／ｇである。ここで、ＢＥＴ法により求められる細孔容積が前記範囲のときには、水銀圧入法により求められる細孔容積で好ましくは０．２〜０．５ｍｌ／ｇである。調湿体の細孔容積が前記範囲未満では、細孔容積が低いために水蒸気やガスの細孔への侵入量が低下し、吸湿性やガス吸着性が低下するおそれがある。一方、細孔容積が前記範囲を超えると、調湿体の３点曲げ強度等の強度が低下し、調湿体を建築物の壁材等に用いるのが困難になる。
【００１８】
調湿体の３点曲げ強度は好ましくは３〜３０ＭＰａである。ここで、３点曲げ強度は、調湿体により縦１７ｍｍ、横３４ｍｍ及び厚さ４ｍｍの直方体をなす成形体を成形し、加速度を０．５ｍｍ／ｓとするとともに支点間距離を２０ｍｍとしたときの成形体の３点曲げ強度を測定することにより求められる。３点曲げ強度が３ＭＰａ未満では、調湿体の強度が低いために建築物の壁材等に用いるのが困難になる。一方、３０ＭＰａを超えると、調湿体の密度が高くなって孔径や気孔率等が低下し、調湿体の表面積が低下して吸湿性やガス吸着性が低下するおそれがある。
【００１９】
調湿体を構成する多孔質焼結体はカルシウムフェライトを主成分、即ち５０重量％以上含有している。この多孔質焼結体はカルシウムフェライトによりＶＯＣガス等のガスに対するガス吸着性を有し、ブラウンミラー型スレブロドルスカイトを５０重量％以上含有するものがガスに対するガス吸着性を向上させることができるために好ましい。
【００２０】
多孔質焼結体は炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を含有する粉末と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を含有する粉末とを混合して混合物を調製した後に混合物を所定の形状に成形して焼成することにより得られる。そして、混合物の焼成により炭酸カルシウム及び酸化鉄が例えば下記反応式（１）に従って反応してブラウンミラー型スレブロドルスカイトが生成される。
【００２１】
２ＣａＣＯ３＋Ｆｅ２Ｏ３→Ｃａ２Ｆｅ２Ｏ５＋２ＣＯ２  …（１）
炭酸カルシウムを含有する粉末の具体例としては炭酸カルシウムを主成分とする石灰石粉末、カルシウム及びマグネシウムの複炭酸塩であるＣａＭｇ（ＣＯ３）２を主成分とするドロマイト等が挙げられ、石灰石粉末としては石灰石水洗スラッジ、炭酸カルシウム粉末等が挙げられる。これらは単独で配合されてもよいし、二種以上を組み合わせて配合されてもよい。これらの中でも、石灰石粉末が、炭酸カルシウムの含有量が高くカルシウムフェライトを多孔質焼結体の主成分と容易にすることができるために好ましい。石灰石水洗スラッジ粉末は、石灰石を水洗いしたときに得られるスラッジ、即ち石灰石水洗スラッジの粉末化等により得られる。石灰石粉末は、石灰石水洗スラッジ粉末が、用途が狭く一般的には廃棄されていた石灰石水洗スラッジの用途を広げることができるために好ましい。
【００２２】
石灰石粉末中の炭酸カルシウムの含有量は、炭酸カルシウム粉末のときにはより好ましくは７０〜９９重量％であり、石灰石水洗スラッジ粉末のときにはより好ましくは８０〜９０重量％である。石灰石粉末中の炭酸カルシウムの含有量が５０重量％未満では、炭酸カルシウムの含有量が低いためにカルシウムフェライトを多孔質焼結体の主成分とするのが困難になる。一方、前記範囲を超えると、石灰石粉末の製造が困難になる。
【００２３】
酸化鉄を含有する粉末は、生成されるカルシウムフェライトを多孔質焼結体の主成分とするために酸化鉄を主成分とするものが好ましく、酸化鉄を８０〜１００重量％含有するものがより好ましい。酸化鉄の含有量が５０重量％未満では、炭酸カルシウムを含有する粉末と同様にカルシウムフェライトを多孔質焼結体の主成分とするのが困難になる。
【００２４】
各粉末の平均粒子径はそれぞれ好ましくは０．５〜１０．０μｍである。粉末の平均粒子径が０．５μｍ未満では、粉末の製造が困難になる。一方、１０．０μｍを超えると、混合物を調製するときに各粉末を均一に分散させるのが困難になる。混合物の調製における各粉末の配合量は前記反応式（１）等の反応を十分に進行させることができる量であり、例えば炭酸カルシウムと酸化鉄とがモル比で炭酸カルシウム：酸化鉄＝２：１となる量である。
【００２５】
混合物には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化カリウム（ＫＦ）、ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）等の焼結助剤を含有させるのが好ましい。ここで、炭酸カルシウムの融点は約１３００℃であるとともに酸化鉄の融点は約１４００℃であり、例えばフッ化リチウムの融点は約８４０℃である。このため、焼結助剤は、各粉末の融点よりも低い温度でそれ自身が溶融することにより、各粉末をそれらの融点よりも低い温度で溶融させることができる。よって、混合物に焼結助剤を含有させることにより、焼結助剤を含有していない混合物に比べて焼成温度を低下させることができる。
【００２６】
混合物中の焼結助剤の含有量は、混合物１００重量部に対して好ましくは０．１〜１．０重量部である。焼結助剤の含有量が０．１重量部未満では、焼結助剤の含有量が低いために混合物の焼成温度を十分に低下させることができない。一方、１．０重量部を超えると、混合物の焼成により得られる多孔質焼結体中の焼結助剤に起因する不純物の含有量が多くなるおそれがある。
【００２７】
多孔質焼結体は、互いに連通している細孔を多数有している。ところで、多孔質焼結体への遷移金属系化合物の担持量や多孔質焼結体のガス吸着性には、多孔質焼結体の表面積が要因の１つとなっている。このため、ＢＥＴ法により測定された比表面積から求められる細孔径は好ましくは３〜２０ｎｍである。ここで、細孔径とは、多孔質焼結体の水銀圧入法によって求められた細孔半径最多分布値を示す。さらに、細孔径が前記範囲であるときには、水銀圧入法により求められる細孔径は好ましくは０．３〜３．０μｍであり、電子顕微鏡により測定される平均細孔径は好ましくは２．０〜４．０μｍである。細孔径が前記範囲未満では、細孔が小さいために、細孔内に遷移金属系化合物を担持させるのが困難になる。一方、細孔径が前記範囲を超えると、多孔質焼結体の表面積が低下して遷移金属系化合物の担持量やガス吸着性が低下するおそれがある。
【００２８】
多孔質焼結体の表面積には、前記細孔径の他に気孔率が要因となっている。このため、多孔質焼結体の水銀圧入法により求められる気孔率は好ましくは３０〜７０％である。気孔率が３０％未満では、多孔質焼結体の表面積が低下して遷移金属系化合物の担持量やガス吸着性が低下するおそれがある。一方、７０％を超えると、多孔質焼結体の３点曲げ強度等の強度が低いために調湿体の強度が低下し、調湿体を建築物の壁材等に用いるのが困難になる。
【００２９】
多孔質焼結体は酸性ガスに対するガス吸着性を発揮するためにアルカリ性が好ましく、ｐＨが１１〜１２であるのがより好ましい。ここで、多孔質焼結体のｐＨは、純水中に多孔質焼結体を１２時間浸漬した後に純水のｐＨを測定することにより求められる。多孔質焼結体がアルカリ性のときには、酸性ガスは多孔質焼結体に物理吸着するだけでなく、多孔質焼結体の表面と酸性ガスの分子との中和反応により多孔質焼結体に化学吸着すると推察される。
【００３０】
多孔質焼結体は、例えば多孔質焼結体自身をガス吸着体として用いるときに、外方からの衝撃等による多孔質焼結体の破損を抑制するために一定の強度を有する必要がある。このため、多孔質焼結体の３点曲げ強度は３〜４５ＭＰａが好ましい。３点曲げ強度が３ＭＰａ未満では、多孔質焼結体の強度が低いために、多孔質焼結体をガス吸着体として用いるのが困難になる。一方、４５ＭＰａを超えると、多孔質焼結体の密度が高くなるために細孔径や気孔率が低下し、多孔質焼結体の表面積が低下してガス吸着性が低下するおそれがある。
【００３１】
続いて、調湿体の製造方法について説明する。
調湿体を製造するときには、まず多孔質焼結体を製造する。即ち、炭酸カルシウムを含有する粉末と酸化鉄を含有する粉末とを乾式混合して混合物を調製した後、プレス成形法により所定形状に圧縮成形して成形体を得る。このとき、プレス成形法における圧力は、好ましくは２０〜３０ＭＰａ（２００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ２）である。圧力が２０ＭＰａ未満では、成形体の密度が低くなり調湿体の３点曲げ強度が前記範囲未満になるおそれがある。一方、３０ＭＰａを超えると、成形体の密度が高くなり、製造される調湿体の孔径や気孔率が低下しガス吸着性が低下するおそれがある。
【００３２】
ここで、成形体全体にわたって成分を均一にするために、混合物を調製する前に各粉末を７０メッシュの篩を通過する粒度になるまでそれぞれ粉砕したり、混合物を所定形状に圧縮成形する前に７０メッシュの篩を通過する粒度になるまで混合物を解砕するのが好ましい。また、プレス成形法において混合物の取扱いを容易にするために、調製した混合物１００重量部に対して例えば１０重量部の水を加えるのが好ましい。
【００３３】
混合物に焼結助剤を配合するときには、焼結助剤を混合物中に均一に分散させるために、調製された混合物に焼結助剤の分散液を加えて湿式混合した後に乾燥及び圧縮成形を行なうのが好ましい。焼結助剤を分散させる液体の具体例としては水やエタノール等が挙げられ、液体の配合量は混合物１００重量部に対して５０〜２００重量部である。
【００３４】
液体の配合量が５０重量部未満では、分散液の配合量が低いために分散液を混合物全体に均一に加えるのが困難になり、焼結助剤を混合物中に均一に分散させるのが困難になる。一方、２００重量部を超えると、分散液が配合された混合物の乾燥に長時間を要して調湿体の製造効率が低下するおそれがある。分散液が配合された混合物の乾燥温度は液体の沸点以上が好ましく、例えば１０５℃である。乾燥温度が液体の沸点未満では、分散液が配合された混合物を十分に乾燥させることができない。
【００３５】
続いて、成形体を乾燥した後、電気炉等により焼成して多孔質焼結体を得る。このとき、例えば成形体中の炭酸カルシウム及び酸化鉄が前記反応式（１）に従って反応することによりブラウンミラー型スレブロドルスカイトが生成されるとともに副生成物である二酸化炭素が生成される。二酸化炭素は成形体から脱離し、この二酸化炭素の脱離により多孔質焼結体には多数の細孔が形成される。
【００３６】
成形体の乾燥温度及び乾燥時間は例えば１００℃で２４時間である。焼成温度は、混合物が焼結助剤を含有しているときには好ましくは９００℃を超えるとともに１１００℃以下であり、より好ましくは１０００〜１０５０℃である。また、混合物が焼結助剤を含有していないときには好ましくは１６００〜１８００℃である。焼成時間は好ましくは１〜３時間である。
【００３７】
焼成温度が前記範囲未満又は焼成時間が１時間未満では、ＣａＯやＣａＦｅ２Ｏ４等が生成されてカルシウムフェライトを多孔質焼結体の主成分とするのが困難になる。一方、焼成温度が前記範囲を超えると、焼成温度が高いために焼締めが発生し、多孔質焼結体が収縮して細孔の一部が埋まるおそれがある。また、焼成時間が３時間を超えても成形体をそれ以上焼成することができず、調湿体の製造効率が低下するおそれがある。
【００３８】
続いて、得られた多孔質焼結体内に例えば遷移金属系化合物の溶液を流し込むことにより多孔質焼結体の細孔に遷移金属系化合物の溶液を充填した後に、電気炉等により多孔質焼結体を乾燥して調湿体を製造する。このとき、多孔質焼結体の細孔内に充填された遷移金属系化合物の溶液は乾燥されることにより溶剤が蒸発する。このため、多孔質焼結体の細孔の内表面には遷移金属系化合物の結晶が析出し、遷移金属系化合物は結晶化した状態で担持される。さらに、細孔内には、乾燥に伴い担持されている遷移金属系化合物及び遷移金属系化合物の分解によって微細孔が形成され、調湿体は多孔質焼結体に比べて比表面積が大きくなる。
【００３９】
例えば多孔質焼結体内に硫酸鉄の水溶液を充填したときには、細孔の内表面等に水酸化鉄（ＦｅＯ（ＯＨ））が結晶化した状態で担持される。このとき、乾燥に伴い水酸化鉄の結晶水が結晶から脱離することにより細孔内には微細孔としての脱水孔が形成され、調湿体は多孔質焼結体に比べて比表面積が大きくなる。さらに、細孔の内表面に存在する酸化カルシウムと硫酸イオンとが反応して細孔の内表面に石膏の結晶が析出する。このため、調湿体は、石膏の結晶により多孔質焼結体等に比べて強度を向上させることができる。
【００４０】
遷移金属系化合物の分散液又は溶液中の遷移金属系化合物の含有量は好ましくは０．０５〜０．５Ｍ（ｍｏｌ／リットル）である。遷移金属系化合物の含有量が０．０５Ｍ未満では、遷移金属系化合物の担持量が減少するおそれがある。一方、０．５Ｍを超えると、例えば硫酸鉄を水に溶解して遷移金属系化合物の溶液を調製するときに、硫酸鉄の水への溶解量が高くなるために遷移金属系化合物の溶液のｐＨが低くなってその取扱いが困難になる。
【００４１】
遷移金属系化合物の分散液又は溶液の多孔質焼結体の細孔への充填量は、多孔質焼結体３．５ｇに対して好ましくは１００〜３００ｍｌである。遷移金属系化合物の分散液等の充填量が１００ｍｌ未満では、充填量が低いために、遷移金属系化合物の分散液等を多孔質焼結体の細孔全体に均一に充填するのが困難になる。一方、３００ｍｌを超えても、遷移金属系化合物の分散液等を多孔質焼結体の細孔にそれ以上充填することができない。
【００４２】
乾燥温度は担持された遷移金属系化合物から結晶水等が脱離する温度、即ち遷移金属系化合物の分解温度以上が好ましく、乾燥時間は好ましくは２４〜７２時間である。乾燥温度が遷移金属系化合物の分解温度未満、又は乾燥時間が２４時間未満では、細孔内に微細孔を十分形成することができない。一方、乾燥時間が７２時間を超えても、遷移金属系化合物の結晶の析出量をそれ以上増加させることができない。
【００４３】
さて、本実施形態の調湿体を例えば建築物の壁材として用いるときには、調湿体は外気中の湿度に従って調湿性を発揮することができる。即ち、外気中の湿度が高いときには、調湿体の細孔及び微細孔の内表面に水蒸気が物理吸着することにより吸湿性を発揮することができ、外気中の湿度が低いときには、調湿体の細孔及び微細孔の内表面に物理吸着した水蒸気が脱離することにより水蒸気の放出性を発揮することができる。
【００４４】
さらに、外気中のＶＯＣガスや酸性ガス等のガスが遷移金属系化合物や多孔質焼結体に吸着することにより、調湿体はガス吸着性を発揮することができる。このとき、ガスは遷移金属系化合物及びカルシウムフェライトに物理吸着及び化学吸着すると推察され、遷移金属系化合物及びカルシウムフェライトと吸着したガスの分子との結合は強く調湿体は吸着したガスの脱離を抑制することができる。
【００４５】
以上詳述した本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
・  本実施形態の調湿体は、カルシウムフェライトを主成分とするとともに細孔を有する多孔質焼結体に遷移金属系化合物が担持されて形成され、細孔内には担持された遷移金属系化合物によって細孔よりも孔径が小さい微細孔が形成されている。調湿体は、細孔及び微細孔により調湿性を発揮し、カルシウムフェライト及び遷移金属系化合物によりガス吸着性を発揮する。ここで、ガスはカルシウムフェライト及び遷移金属系化合物に物理吸着及び化学吸着すると推察される。このため、調湿体及び多孔質焼結体は、吸着したガスの脱離を抑制することができる。
【００４６】
・  調湿体は、毛管凝縮法により求められる孔径が好ましくは１〜２０ｎｍであるとともに水銀圧入法により求められる気孔率が好ましくは４０〜７０％である。この場合には、調湿体のガス吸着性を向上させることができる。
【００４７】
・  調湿体は、ＢＥＴ法により求められる比表面積が好ましくは５〜４０ｍ２／ｇである。この場合には、調湿体のガス吸着性をより向上させることができる。
【００４８】
・  遷移金属系化合物は、遷移金属系化合物の分散液又は溶液を細孔に充填した後に乾燥して溶剤を除去することにより細孔内に担持されている。このため、細孔内に遷移金属系化合物を容易に担持させることができる。
【００４９】
・  調湿体の細孔内には、遷移金属系化合物の分散液又は溶液が細孔に充填された後に遷移金属系化合物の分解温度以上等で乾燥されることにより微細孔が形成されている。このため、調湿体の比表面積を大きくすることができ、調湿性を向上させることができるとともにガス吸着性をより向上させることができる。
【００５０】
・  本実施形態の調湿体を壁材等の建築物基材や空気清浄フィルタの基材として構成する、即ち本実施形態の調湿体により建築物の壁材、空気清浄フィルタを構成することにより、調湿性及びガス吸着性を発揮するとともに吸着したガスの脱離を抑制することができる。
【００５１】
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・  前記多孔質焼結体の表面又はその近傍に遷移金属系化合物として酸化チタン（ＴｉＯ２）を担持させてもよい。このように構成した場合には、酸化チタンは光触媒としても作用し、調湿体は吸着したガスを酸化チタンによって分解することができる。
【００５２】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜６）
実施例１においては、まず炭酸カルシウムを含有する粉末としての炭酸カルシウム粉末（純度９０％）及び酸化鉄を含有する粉末としての酸化鉄（α−Ｆｅ２Ｏ３）粉末（純度９７％）とを、７０メッシュの篩を通過する粒度になるまでそれぞれ粉砕した。次いで、炭酸カルシウム粉末５２重量部及び酸化鉄粉末４８重量部を袋に入れて袋を密閉した後、乾式混合して混合物を調製した。一方、磁性乳鉢中にエタノール１００重量部を入れた後に焼結助剤としてのフッ化リチウム０．５重量部を加えてフッ化リチウムをエタノール中に分散させ、フッ化リチウムの分散液を調製した。
【００５３】
続いて、フッ化リチウムの分散液に混合物を加えて湿式混合した後、乾燥機を用いて１００℃で２４時間乾燥した。次いで、７０メッシュの篩を通過する粒度になるまで乾燥した混合物を解砕し、解砕された混合物１００重量部に対して水１０重量部を加えて混合した。そして、プレス成形法により成形体を成形した後に乾燥機により成形体を１００℃で２４時間乾燥し、電気炉により９００℃で２時間焼成して多孔質焼結体を得た。プレス成形法における圧力は２５．５ＭＰａ（２６０ｋｇｆ／ｃｍ２）とし、成形体は縦１７ｍｍ、横３４ｍｍ及び厚さ４ｍｍの直方体とした。実施例２及び実施例３においては、焼成温度を表１に示すように変更した以外は実施例１と同様にして多孔質焼結体を得た。
【００５４】
実施例４においては、炭酸カルシウムを含有する粉末を石灰石水洗スラッジ粉末（炭酸カルシウムの含有量７０重量％）に変更し、石灰石水洗スラッジ６２重量部及び酸化鉄粉末３８重量部により混合物を調製した以外は、実施例１と同様にして多孔質焼結体を得た。実施例５及び実施例６においては、焼成温度を表１に示すように変更した以外は実施例４と同様にして多孔質焼結体を得た。各例の多孔質焼結体について、下記の（１）〜（４）の項目に関し測定を行なった。それらの結果を、図１〜図８及び表１にそれぞれ示す。尚、以下の各項目において、試験片は縦１７ｍｍ×横３４ｍｍ及び厚さ４ｍｍの直方体である。
【００５５】
（１）Ｘ線回折
各例の多孔質焼結体を粉砕した後、粉末Ｘ線構造解析装置（ＲＩＮＴ２０００／ＰＣ；理学電機株式会社製）を用いたＸ線解析測定（ＣｕＫα）法によりＸ線回折を行なった。
【００５６】
（２）細孔半径分布
各例の多孔質焼結体について、自動ポリシメータ（株式会社島津製作所の製品名）を用いた水銀圧入法により細孔半径分布を測定した。ここで、高圧部圧力を１７０ＭＰａ（２５，０００ｐｓｉａ）とし、試験片を横方向にその長さの１／３程度の箇所で切断してバルク状で測定した。さらに、測定された細孔半径分布から細孔半径最多分布値を求めた。
【００５７】
（３）３点曲げ強度
各例の多孔質焼結体について、精密万能試験機オートグラフ（株式会社島津製作所の製品名）を用いて３点曲げ強度を測定した。ここで、加圧速度は０．５ｍｍ／ｓとするとともに支点間距離は２０ｍｍとし、１０個の試験片に対する測定の結果得られた平均値を３点曲げ強度とした。
【００５８】
（４）気孔率
各例の多孔質焼結体について、自動ポリシメータ（株式会社島津製作所の製品名）を用いた水銀圧入法により気孔率を測定した。ここで、高圧部圧力を１７０ＭＰａ（２５，０００ｐｓｉａ）とし、試験片を測定セルに対して容積が１／３程度になるように切断してバルク状で測定した。
【００５９】
【表１】
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図１〜図６に示すように、実施例１〜６においては、多孔質焼結体がカルシウムフェライトを含有していることを確認することができた。図７及び図８並びに表１に示すように、多孔質焼結体の細孔径は、細孔半径分布において０．３〜３．０μｍの範囲で最も多く分布し、細孔径を示す細孔半径最多分布値は０．３〜３．０μｍの範囲であった。さらに、気孔率は３０〜７０％であり、３点曲げ強度は３〜４５ＭＰａの範囲であった。
（実施例７〜１０）
実施例７においては、実施例２と同様にして多孔質焼結体を得た後、ブフナー漏斗を吸引濾過ビンに取付け、円板状をなすとともに中央部に多孔質焼結体と同じ大きさに切り抜かれたゴム部材をブフナー漏斗内に配設するとともにゴム部材の切り抜かれた箇所に多孔質焼結体を嵌め込んだ。次いで、ブフナー漏斗をパラフィルムで覆い、吸引濾過ビンより吸引してパラフィルム、ゴム部材、多孔質焼結体及びブフナー漏斗を互いに密着させた。続いて、パラフィルムにおいて多孔質焼結体を覆っている箇所を切り取り、遷移金属化合物の溶液としてのＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（和光純薬工業株式会社製）の０．１Ｍ水溶液をブフナー漏斗内に流し込むとともに吸引濾過した。次いで、濾液を再度ブフナー漏斗内に流し込むとともに吸引濾過し、多孔質焼結体に遷移金属嵌合物の溶液を充填した。そして、遷移金属嵌合物の溶液が充填された多孔質焼結体を乾燥機により１０５℃で２時間乾燥した後、電気炉により１００℃で１時間か焼して調湿体を得た。
【００６０】
実施例８及び実施例９においては、か焼温度を表２に示すように変更した以外は実施例７と同様にして調湿体を得た。実施例１０においては、実施例５と同様にして多孔質焼結体を得た後、実施例８と同様にして調湿体を得た。そして、各例の調湿体について、前記項目（３）及び（４）並びに下記の（５）〜（１０）に関し測定を行なった。ここで、実施例２及び実施例５の多孔質焼結体を、ブランクとして各調湿体と同様に測定を行った。それらの結果を、図９〜図１２及び表２にそれぞれ示す。
【００６１】
（５）細孔半径分布
各例の調湿体を粉砕した後、自動比表面積・細孔分布測定装置トライスター３０００（株式会社島津製作所の製品名）を用いたＢＥＴ法により細孔半径分布を測定するとともに、細孔半径分布より平均細孔半径を求めた。
【００６２】
（６）比表面積
各例の調湿体又は多孔質焼結体を粉砕した後、自動比表面積・細孔分布測定装置トライスター３０００（株式会社島津製作所の製品名）を用いたＢＥＴ法により比表面積を測定した。
【００６３】
（７）細孔容積（Ｎ２；ＢＥＴ）
各例の調湿体又は多孔質焼結体を粉砕した後、自動比表面積・細孔分布測定装置トライスター３０００（株式会社島津製作所の製品名）を用いたＢＥＴ法により細孔容積を測定した。
【００６４】
（８）細孔容積（Ｈｇ）
各例の調湿体又は多孔質焼結体について、自動ポリシメータ（株式会社島津製作所の製品名）を用いた水銀圧入法により細孔容積を測定した。ここで、高圧部圧力を１７０ＭＰａ（２５，０００ｐｓｉａ）とし、試験片を測定セルに対して容積が１／３程度になるように切断してバルク状で測定した。
【００６５】
（９）平均嵩密度
各例の調湿体又は多孔質焼結体の重量を測定するとともにノギス（ＡＢＳデジマチックキャリパ；株式会社ミツトヨ製）を用いて縦、横及び厚さの寸法を測定して体積を算出し、重量及び体積の値から嵩密度を算出した。３個の試験片に対する算出の結果得られた平均値を平均嵩密度とした。
【００６６】
（１０）調湿機能
各例の調湿体又は多孔質焼結体について、まず試験片を温度２０℃及び相対湿度６０％の恒温恒湿槽内において恒量になるまでシーズニングした。次いで、試験片の重量を測定した後、試験片をその縦及び横を含む１面を残して残り５面アルミ箔でシールした。続いて、温度２０℃及び相対湿度９０％の恒温恒湿槽内に試験片を配置し、配置後１時間、２時間、３時間、４時間又は２４時間経過したときに試験片の重量変化を吸湿量としてそれぞれ測定した。次いで、温度２０℃及び相対湿度相対湿度５０％の恒温恒湿槽内に試験片を配置し、前記と同様にして試験片の重量変化を水蒸気の放出量としてそれぞれ測定した。これらの工程を連続して２回繰返し、温度２０℃及び相対湿度９０％の恒温恒湿槽内に試験片を最初に配置したときを試験開始時として下記に示す計算式に基づいて平均吸湿量を算出した。３個の試験片に対する算出の結果得られた平均値を平均吸湿量とした。
＜平均吸湿量の計算式＞
吸湿量［ｇ］＝（試験開始２４時間後の試験片の重量変化［ｇ］−試験開始４８時間後の試験片の重量変化［ｇ］＋試験開始７２時間後の試験片の重量変化［ｇ］−試験開始９６時間後の試験片の重量変化［ｇ］）÷２
平均吸湿量［ｇ／ｍ２］＝吸湿量［ｇ］÷吸放湿面積（０．０３４ｍ×０．０１７ｍ）
【００６７】
【表２】
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図９に示すように、実施例７〜９においては、調湿体の孔径は細孔半径分布において１〜３ｎｍの範囲で最も多く分布し、孔径を示す細孔半径最多分布値は１〜３ｎｍの範囲であった。一方、図１０に示すように、実施例２においては、多孔質焼結体の細孔径は細孔半径分布において２〜１３ｎｍの範囲で多く分布していた。図１１及び図１２に示すように、実施例８及び実施例１０の調湿体は実施例２又は実施例５の多孔質焼結体に比べて優れた調湿性を示し、平均吸湿量についても優れた結果となった。
（実施例１１〜１３）
実施例１１においては実施例８と同様にし、実施例１２においては、か焼温度を３００℃に変更し、実施例１３においては、か焼温度を４００℃に変更した以外は、実施例１１と同様にして調湿体を得た。そして、各例の調湿体について、下記の項目（１１）に関し測定を行なった。ここで、実施例２の多孔質焼結体を、ブランクとして各調湿体と同様に測定を行った。その結果を図１３〜１５及び表３に示す。尚、ガス吸着率及びガス放出率を表３に示し、数値は％で示す。
【００６８】
（１１）ガス吸脱着速度並びにガス吸着率及びガス放出率
各例の調湿体又は多孔質焼結体を粉砕した後にシャーレに粉砕物１．００ｇを入れ、袋内にシャーレを配置する。次いで、袋内の空気を完全に抜いた後、測定ガスを含有する空気を袋内に入れて袋を密閉する。続いて、袋を温度２５℃の高温槽内に配置し、配置後１０分、２０分、４０分又は６０分経過したときに袋内の測定ガス濃度をガス検知管により測定した。次いで、袋内の空気を完全に抜いた後、ドライエアー３リットルを袋内に入れて袋を密閉する。続いて、袋を温度４０℃の高温槽内に配置し、前記と同様の時間経過したときに袋内の測定ガス濃度をガス検知管により測定した。そして、６０経過後の袋内の測定ガス濃度より、６０分経過後でのガス吸着率及びガス放出率をそれぞれ求めた。測定ガスの種類を表３に示す。
【００６９】
【表３】
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図１３〜図１５及び表３に示すように、実施例１１〜１３の調湿体及び実施例２の多孔質焼結体においては、各種測定ガスのガス吸着速度及びガス吸着率が優れているとともに、ガス放出率を低く抑えることができた。さらに、実施例１１〜１３の調湿体は、実施例２の多孔質焼結体に比べてガス吸着速度、ガス吸着率を高めることができるとともにガス放出率を低く抑えることができた。特に、二酸化硫黄ガスに対しては、優れたガス吸着性を示すとともに吸着した二酸化硫黄ガスの脱離を抑制する効果も優れていた。よって、実施例１１〜１３の調湿体及び実施例２の多孔質焼結体は吸着したガスの脱離を抑制することができ、実施例１１〜１３の調湿体はガスの脱離をより確実に抑制することができた。
（実施例１４〜１６）
実施例１４においては実施例７と同様にし、実施例１５においては、か焼温度を２００℃に変更し、実施例１６においては、か焼温度を３００℃に変更した以外は、実施例１４と同様にして調湿体を得た。そして、各例の調湿体について、硫化水素ガスのガス吸脱着速度並びにガス吸着率及びガス放出率を前記項目（１１）に従って測定した。ここで、実施例２の多孔質焼結体を、ブランクとして各調湿体と同様に測定を行った。その結果を図１６及び表４に示す。尚、ガス吸着率及びガス放出率を表４に示し、数値は％で示す。
【００７０】
【表４】
2005040678.tif 000005
図１６及び表４に示すように、実施例１４〜１６の調湿体及び実施例２の多孔質焼結体においては、硫化水素ガスのガス吸着速度及びガス吸着率が優れているとともに、吸着した硫化水素ガスの脱離を抑制する効果も優れていた。さらに、実施例１４〜１６の調湿体は、実施例２の多孔質焼結体に比べてガス吸着速度及びガス吸着率を高めることができた。このため、実施例１４〜１６の調湿体及び実施例２の多孔質焼結体は、吸着した硫化水素ガスの脱離を抑制することができた。
（実施例１７〜１９）
実施例１７においては実施例１０と同様にし、実施例１８においては、か焼温度を３００℃に変更し、実施例１９においては、か焼温度を４００℃に変更した以外は、実施例１７と同様にして調湿体を得た。そして、各例の調湿体について、アンモニアガス又は硫化水素ガスのガス吸脱着速度並びにガス吸着率及びガス放出率を前記項目（１１）に従って測定した。ここで、実施例５の多孔質焼結体を、ブランクとして各調湿体と同様に測定を行った。その結果を図１７及び図１８並びに表５に示す。尚、ガス吸着率及びガス放出率を表５に示し、数値は％で示す。
【００７１】
【表５】
2005040678.tif 000006
図１７及び図１８並びに表５に示すように、実施例１７〜１９の調湿体及び実施例５の多孔質焼結体においては、各種測定ガスのガス吸着速度及びガス吸着率が優れているとともに、ガス放出率を低く抑えることができた。特に、硫化水素ガスに対しては、吸着した硫化水素ガスの放出を抑えることができた。このため、実施例１７〜１９の調湿体及び実施例５の多孔質焼結体は、吸着したガスの脱離を抑制することができた。
（実施例２０）
実施例２０においては、遷移金属化合物の溶液をＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ（和光純薬工業株式会社製）の０．５Ｍ水溶液とするとともに、か焼温度を３００℃とした以外は実施例７と同様にして調湿体を得た。そして、実施例２０の調湿体について、前記（３）〜（７）、（１０）及び（１１）の項目に関し測定を行った。ここで、項目（１０）において、実施例１８の調湿体をブランクとして実施例２０の調湿体と同様に測定を行った。さらに、項目（１１）において、珪藻土を主原料とする壁塗布材（吉野石膏株式会社製のタイガーケンコート）を比較例１として実施例２０の調湿体と同様に測定を行った。それらの結果を図１９〜２１並びに表６及び表７に示す。尚、測定ガスの種類並びにガス吸着率及びガス放出率を表７に示し、数値は％で示す。
【００７２】
【表６】
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【００７３】
【表７】
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表６に示すように、実施例２０の調湿体は、平均吸湿量について実施例１８の調湿体に比べて優れた結果となり、吸湿性を向上させることができた。さらに、図１９〜２１及び表７に示すように、実施例２０の調湿体は、各種測定ガスのガス吸着速度及びガス吸着率が優れているとともに、ガス放出率を低く押させることができた。このため、実施例２０の調湿体は、吸着したガスの脱離を抑制することができた。
【００７４】
一方、比較例１の壁塗布材は、カルシウムフェライトを主成分とせず遷移金属系化合物が担持されていないために、各種測定ガスをほとんど吸着することができないとともに吸着したガスの脱離を抑制することができなかった。
【００７５】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
・  請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の調湿体により構成されていることを特徴とする建築物基材。この構成によれば、調湿性及びガス吸着性を有するとともに、吸着したガスの脱離を抑制することができる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明の調湿体及び請求項５に記載の多孔質焼結体によれば、吸着したガスの脱離を抑制することができる。
【００７７】
請求項２及び請求項３に記載の発明の調湿体によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ガス吸着性を向上させることができる。
請求項４に記載の発明の調湿体によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明の効果に加え、遷移金属系化合物を細孔内に容易に担持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１についてのＸ線回折結果を示すチャート。
【図２】実施例２についてのＸ線回折結果を示すチャート。
【図３】実施例３についてのＸ線回折結果を示すチャート。
【図４】実施例４についてのＸ線回折結果を示すチャート。
【図５】実施例５についてのＸ線回折結果を示すチャート。
【図６】実施例６についてのＸ線回折結果を示すチャート。
【図７】実施例１〜３の細孔半径分布を示すグラフ。
【図８】実施例４〜６の細孔半径分布を示すグラフ。
【図９】実施例７〜９の細孔半径分布を示すグラフ。
【図１０】実施例２の細孔半径分布を示すグラフ。
【図１１】実施例２及び実施例８の吸湿量を示すグラフ。
【図１２】実施例５及び実施例１０の吸湿量を示すグラフ。
【図１３】実施例２及び実施例１１〜１３のアンモニアガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図１４】実施例２及び実施例１１〜１３の二酸化硫黄ガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図１５】実施例２及び実施例１１〜１３のホルムアルデヒドガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図１６】実施例２及び実施例１４〜１６の硫化水素ガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図１７】実施例５及び実施例１７〜１９のアンモニアガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図１８】実施例５及び実施例１７〜１９の硫化水素ガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図１９】実施例２０及び比較例１の硫化水素ガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図２０】実施例２０及び比較例１の二酸化硫黄ガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図２１】実施例２０及び比較例１のメチルメルカプタンガス吸脱着速度を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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