(57)【要約】【課題】  吸放湿機能に優れ、これまでの吸湿建材に無い高強度を有する高強度調湿建材及びその製造方法を提供する。【解決手段】  カオリナイト族鉱物、水酸化アルミニウム及びカルシウム原料を配合し、混合・粉砕し、成形して、焼成することにより、カオリナイト族鉱物とカルシウム原料との反応によってアノーサイトを生成・焼結させることで高強度を発現させると共に、水酸化アルミニウムの脱水後の多孔質アルミナを共存させることによって、吸放湿機能も同時に有する固化体を得ることによって、調湿機能と共に高強度を発現するアノーサイト−アルミナ系調湿建材を製造する方法、及びその高強度調湿建材。【効果】  粘土キラ等の産業廃棄物を再資源化し、高性能化された新しいタイプの調湿建材として再利用することが可能となる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
優れた吸放湿特性を有し、かつ高強度が付与された調湿建材を製造する方法であって、カオリナイト族鉱物、水酸化アルミニウム及びカルシウム原料を、混合・粉砕し、成形して、焼成することを特徴とするアノーサイト−アルミナ系高強度調湿建材の製造方法。
【請求項２】
カオリナイト族鉱物として、それを含有する産業廃棄物を利用することを特徴とする、請求項1に記載の高強度調湿建材の製造方法。
【請求項３】
上記産業廃棄物が、粘土キラであることを特徴とする、請求項２に記載の高強度調湿建材の製造方法。
【請求項４】
水酸化アルミニウムとして、それを含有する産業廃棄物を利用することを特徴とする、請求項1に記載の高強度調湿建材の製造方法。
【請求項５】
上記産業廃棄物が、アルミスラッジであることを特徴とする、請求項４に記載の高強度調湿建材の製造方法。
【請求項６】
焼成温度が、８００〜１２００℃であることを特徴とする、請求項1に記載の高強度調湿建材の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の製造方法により製造されてなる、優れた吸放湿特性を有し、かつ高強度が付与された調湿建材であって、水酸化アルミニウムの焼成物の調湿性を維持していると同時に、アノーサイト結晶の生成・焼結によって形成される高強度なフレームによる高い強度が付与されていることを特徴とするアノーサイト−アルミナ系高強度調湿建材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度調湿建材及びその製造方法に関するものであり、更に詳しくは、水酸化アルミニウムの焼成物の調湿性を維持しつつ、アノーサイト（ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）結晶の生成・焼結によって形成される高強度なフレームを有する高強度調湿建材の製造方法及びこの製造方法により製造された高強度調湿建材に関するものである。
本発明は、建材自体に調湿機能を持たせた調湿建材及びその製造方法の技術分野において、従来の調湿建材は、例えば、軽量化等の改良が求められている状況の中で、更なる高機能性と高強度を有する新素材・新製品の開発が強く要請されていることを踏まえ、すぐれた吸放湿機能を有し、しかも、これまでの調湿建材に無い高強度を有する新しいタイプの高強度調湿建材を製造することを可能とする新規な高強度調湿建材の製造技術及びその製品を提供するものである。
本発明は、例えば、粘土キラ等の産業廃棄物を再資源化し、新しいタイプの調湿建材として再利用することを可能とする新規高強度調湿建材の生産技術とその製品を提供し、当技術分野における新産業の創出を実現化するものとして有用である。
【背景技術】
【０００２】
日本は、夏季に、南に行く程高温多湿であるため、屋内は冷房が必要とされるが、相対湿度が１５％減少すると、体感温度は１℃低くなると言われ、その分、屋内で冷房に要するエネルギーも減少させることができる。室内冷房において、空調機器の設定温度を１℃高く設定することができれば、条件にもよるが、電気代として、約１０％節約することができる。また、人間の成人一人は、一日約１リットルの水を水蒸気として体外に出すので、冬季には、特に、高気密住宅で、室内に居る人の数が増えるだけでも、結露などの原因になる。更に、屋内の湿度が高くなると、黴、腐朽菌或いはダニの繁殖の原因になり、延いてはアレルギー或いはアトピー性疾患を引き起こすことにもなり、一方、室内が過乾燥になっても、ハウスダストの増加を来たすと共に、皮膚疾患、呼吸器障害の原因となる。
【０００３】
そこで、室内空間における快適湿度の維持、美術品等の保存などのため、更には、省エネルギー上の必要性から、屋内の湿度を調整する機能を有する調湿建材が、例えば、壁材、床材、床下材、天井材、屋根裏材、内装仕上材などとして用いられるようになり、２００２年８月には、調湿建材の調湿能力の評価基準を標準化するため、吸放湿性能を相互比較する方法のＪＩＳ規格として、「調湿建材の吸放湿性試験方法」（ＪＩＳ  Ａ１４７０）が制定されるに至った。なお、その規格では、調湿により省エネルギー効果を期待できる調湿建材を「環境調和型建材」としている。
【０００４】
これまで、建材自体に調湿機能を持たせることにより、空調設備や電力などを必要とせずに、室内の湿度調整を行い、室内での黴繁殖、結露などを防ぐことができる調湿建材の開発が行われてきた。そして、それらの主なものとして、アロフェン系調湿建材（例えば、特許文献１参照）、ゼオライト系調湿建材（例えば、特許文献２参照）、珪藻土系調湿建材（例えば、特許文献３参照）或いはその他の調湿建材が開発されている。また、水酸化アルミニウム粉末を加熱処理して製造した多孔質アルミナが、吸放湿性を有することが知られており（例えば、特許文献４参照）、この特性を利用したものとして、アルミナ系調湿建材が、既に開発されている（例えば、特許文献５及び特許文献６参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０４１３４８号公報
【特許文献２】特開平３−１０９２４４号公報
【特許文献３】特開平４−３５４５１４号公報
【特許文献４】特開平１１−１１９３９号公報
【特許文献５】特開２００１−１２２６５７号公報
【特許文献６】特許第３４６９２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来、様々のタイプの調湿建材の開発が種々試みられているが、当技術分野では、建材としての性能や、調湿性、防露性、防黴性等の機能性の点から、更なる高性能化が強く求められている。例えば、従来の上記調湿建材は、建材として使用できる最低限の強度を有してはいる。しかし、昨今、建材としての軽量化等が求められており、更なる高強度化が望まれている。このような状況下にあって、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記従来技術の諸課題を抜本的に解決することを可能とする、高い調湿機能等の高機能性を有し、しかも、建材として優れた諸特性を有する新しい調湿建材を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、カオリナイト族鉱物を主原料として使用して作製した調湿建材が、優れた吸放湿機能と高い強度を有すること、それにより、新しいタイプの調湿建材となり得ること、を見出し、更に研究を重ね、本発明を完成するに至った。
本発明は、吸放湿機能に優れ、しかも、これまでの従来製品にない高い強度を有する調湿建材及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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）優れた吸放湿特性を有し、かつ高強度が付与された調湿建材を製造する方法であって、カオリナイト族鉱物、水酸化アルミニウム及びカルシウム原料を、混合・粉砕し、成形して、焼成することを特徴とするアノーサイト−アルミナ系高強度調湿建材の製造方法。
（２）カオリナイト族鉱物として、それを含有する産業廃棄物を利用することを特徴とする、前記（１）に記載の高強度調湿建材の製造方法。
（３）上記産業廃棄物が、粘土キラであることを特徴とする、前記（２）に記載の高強度調湿建材の製造方法。
（４）水酸化アルミニウムとして、それを含有する産業廃棄物を利用することを特徴とする、前記（１）に記載の高強度調湿建材の製造方法。
（５）上記産業廃棄物が、アルミスラッジであることを特徴とする、前記（４）に記載の高強度調湿建材の製造方法。
（６）焼成温度が、８００〜１２００℃であることを特徴とする、前記（１）に記載の高強度調湿建材の製造方法。
（７）前記（１）から（６）のいずれかに記載の製造方法により製造されてなる、優れた吸放湿特性を有し、かつ高強度が付与された調湿建材であって、水酸化アルミニウムの焼成物の調湿性を維持していると同時に、アノーサイト結晶の生成・焼結によって形成される高強度なフレームによる高い強度が付与されていることを特徴とするアノーサイト−アルミナ系高強度調湿建材。
【０００８】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の方法は、カオリナイト族鉱物と、水酸化アルミニウム及びカルシウム原料を配合し、混合・粉砕し、成形して、焼成し、カオリナイト族鉱物とカルシウム原料との反応によってアノーサイトを生成・焼結させることで、高強度を発現させると共に、水酸化アルミニウムの脱水後の多孔質アルミナを共存させることによって吸放湿機能も同時に有する固化体を得ること、それによって、調湿機能と共に高強度を発現するアノーサイト−アルミナ系調湿建材を製造することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、原料として、カオリナイト族鉱物、水酸化アルミニウム及びカルシウム原料が用いられる。これらのうち、カオリナイト族鉱物としては、例えば、カオリナイト、ハロイサイト、ディッカイト、もしくはナクライト、及び風化長石に含まれる鉱物群（例えば、加水ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト等）等が好適なものとして挙げられる。これらについて、特に産地等を限定するものではない。また、本発明で用いるカオリナイト族鉱物としては、例えば、愛知県瀬戸地方における廃棄物である粘土キラ（粘土原鉱から、微細粒の粘土と粗粒の珪砂を取り除いた後の、窯業原料としては不要の部分）を用いることも可能であり、また、これと同効、もしくは類似のものであれば同様に使用することができる。
【００１０】
また、カルシウム原料としては、例えば、炭酸カルシウム粉末、塩基性炭酸カルシウム粉末、水酸化カルシウム粉末、もしくは酸化カルシウム粉末等が好適なものとして挙げられる。更に、水酸化アルミニウムとしては、例えば、粉末状の水酸化アルミニウムが好適なものとして挙げられるが、これに限らず、これと同効、もしくは類似のもの、例えば、アルミサッシ等の製造工程から出る副産物のアルミスラッジ等を利用することもできる。
【００１１】
これらの原料を所定の割合で配合し、混合・粉砕した後、成形する。この場合、原料を粉砕し、混合する方法、原料を混合するのと同時に粉砕する方法、原料を混合し、粉砕する方法等、適宜の混合・粉砕方法が採用される。本発明において、上記原料の混合方法、粉砕方法、及び成形方法は、特に限定されるものではなく、適宜の方法を使用することができる。成形方法としては、好適には、例えば、プレス成形、押し出し成形等を採用することができる。次いで、この成形体を、必要に応じて乾燥した後、好ましくは８００〜１２００℃、より好ましくは、９００〜１０５０℃にて焼成する。この場合、焼成方法及び手段については、特に制限されない。更に、本発明において、カオリナイト族鉱物、水酸化アルミニウム及びカルシウム原料の配合割合は、作製する調湿建材の種類、その使用目的等に応じて、任意に設定することができる。これにより、水酸化アルミニウムの焼成物の調湿性を維持しつつ、しかも、アノーサイト結晶の生成・焼成によって高い強度を付与することが可能となる。
【００１２】
そのメカニズムについて更に説明すると、焼成過程においては、まず２５０℃程度から水酸化アルミニウムが脱水反応を起こして調湿性を有する多孔質アルミナに変化する。次に、８００℃程度からカオリナイト族鉱物とカルシウム原料の反応が始まり、焼成温度の上昇と共にアノーサイト結晶が徐々に生成されていき、高強度が発現し、更に、９００℃以上の温度域で一層高強度なフレームを作り上げる。また、このときに、多孔質アルミナは、調湿性を失うことなくアノーサイト結晶と共存することとなるが、８５０℃以上の温度域、特に、１０５０℃程度を超える温度域では、焼成温度の上昇と共にその調湿機能が徐々に低下していくため、調湿建材として使用するためには、１０５０℃以下の焼成が好ましい。これらの温度域については、調湿建材の種類、その使用目的等に応じて、好適な範囲が適宜選択される。このような焼成過程を経て、アノーサイト−アルミナ系高強度調湿建材が得られる。
【００１３】
本発明の方法により作製される高強度調湿建材は、高い吸放湿機能（例えば、１５０ｇ／ｍ2  以上）と、これまでの調湿建材にない高い強度（例えば、２０ＭＰａ程度）を有しており，例えば、壁材、床材、天井材、屋根裏材、内装仕上材などの他、床下材、クローゼット、家具などでの材料としても好適に用いることができるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、１）優れた吸放湿性を有し、しかも、これまでにない高強度を有する調湿建材を提供することができる、２）高機能性を有し、かつ、高強度化された新しいタイプの高強度調湿建材を製造し、提供できる、３）本発明の方法では、例えば、粘土キラ等の産業廃棄物を有効に活用できるため、環境問題にも貢献できる、４）高性能の調湿建材を、比較的低コストで製造することができる、５）水酸化アルミニウムの焼成物の調湿性を維持しつつ、アノーサイト結晶の生成・焼結によって高強度なフレームが形成される、という格別の効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を、実施例及び比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例等によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
本実施例では、カオリナイト族鉱物、水酸化アルミニウム及びカルシウム原料を用いて、調湿建材を作製し、その特性を調べた。
（１）原料
カオリナイト族鉱物としては、粘土キラを、１０５℃で乾燥後、乳鉢で解砕し、１６ｍｅｓｈの篩掛けをしたものを用いた。カルシウム原料としては、炭酸カルシウム試薬（純度９９．５％グレード）を用いた。水酸化アルミニウムとしては、アルミスラッジを１０５℃で乾燥したものを用いた。
（２）試料の作製
上記のカオリナイト族鉱物４４重量部、カルシウム原料１６重量部及び水酸化アルミニウム４０重量部を、ボールミルで湿式粉砕、混合した後、１０５℃で乾燥させてから、７０ｍｅｓｈで篩掛けをして、粉末状とした。この粉末１００ｇに対して、蒸留水１０ｇを添加し、よく混合した後、その１０ｇを秤量して、３４ｍｍ×３４ｍｍの金型に投入し、３ｔの荷重をかけてプレス成形を行い、成形体を得た。これを８００℃から１２００℃の間で、基本的に５０℃毎の焼成を行い、試料片を得た。これらの試料片を、Ｘ線回折、吸放湿試験及び曲げ強度試験に供した。
【００１７】
（３）測定結果
（Ｘ線回折）
上記試料のＸ線回折の結果を、図１に示す。９００℃以上の焼成において、アノーサイトのピークがみられる。また、多孔質アルミナについては、既報（文献：久保亮五外３名編，「岩波  理化学辞典  第３版増補版」，１９８５年２月１５日株式会社岩波書店発行，第５０８頁「酸化アルミニウム」の項）に記載されている、ρ型、η型、δ型、γ型等のアルミナのピークは、充分に同定できなかった。なお、Ｘ線チャートには、粘土キラに由来する石英等のピークも現れる。
【００１８】
（吸放湿試験）
上記試料の吸放湿試験については、前処理として、試料片をアルミシールで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。この前処理済の試料片を、２５℃、相対湿度９０％の条件下で、２４時間保持した（吸湿過程）後、２５℃、相対湿度５０％に変化させて、２４時間保持する(放湿過程)というサイクルを、２回繰り返して行った。そして、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料片の重量差を吸放湿面積で割った値を、吸放湿機能（ｇ／ｍ2）とした。測定結果を、図２に示す。吸放湿機能（ｇ／ｍ2）は、焼成温度８５０℃で、最高値を示しており、それ以上の高温の焼成では、緩やかに低下している。
【００１９】
（曲げ強度試験）
上記試料の３点曲げ強度試験は、ｎ数＝２、荷重速度＝０．５ｍｍ／ｍ、支点距離＝２０ｍｍの各条件で行った。測定結果を、図３に示す。試料の曲げ強度は、焼成温度８００℃から９００℃の間で上昇し、２０ＭＰａ程度に達している。
【００２０】
比較例1
市販の調湿建材について、本発明の実施例１と同様の方法で、吸放湿機能（ｇ／ｍ2）を測定した。測定結果を、表１に示す。市販の調湿建材の吸放湿機能は、９４．１〜１４９．７ｇ／ｍ2の値を示した。本発明の実施例１においては、１０５０℃以下の焼成において、１５０ｇ／ｍ2を超えた吸放湿機能を示しており、本発明の調湿建材は、市販の調湿建材よりも、優れた調湿性を有していることが分かる。
【００２１】
【表１】
2005219969.tif 000002
【００２２】
比較例２
市販の調湿建材について、本発明の実施例１と同様の方法で、３点曲げ強度を測定した。測定結果を、表２に示す。市販の調湿建材の曲げ強度は、５．５〜１３．１ＭＰａの値を示した。一方、本発明の実施例１においては、９００℃以上の焼成において、２０ＭＰａ程度の値を示しており、本発明の調湿建材は、市販の調湿建材（１３．１ＭＰａ以下）よりも、高い強度を有していることが分かる。
【００２３】
【表２】
2005219969.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上詳述したように、本発明は、高強度調湿建材及びその製造方法に係るものであり、本発明により、優れた吸放湿性を有し、しかも、これまでの調湿建材に無い高強度を有している高強度調湿建材を作製し、提供することができる。本発明の方法により、水酸化アルミニウムの焼成物の調湿性を維持しつつ、アノーサイト結晶の生成・焼結により形成される高強度なフレームを有する調湿建材を提供できる。また、本発明の製造方法では、例えば、粘土キラ等の産業廃棄物を再資源化し、新しいタイプの調湿建材として再利用することで、産業廃棄物を有効に活用できるため、環境問題にも貢献できる。更に、本発明により、高性能の調湿建材を、比較的低コストで製造することができる。本発明は、新規調湿建材の生産技術とその製品を提供し、当技術分野おける新産業の創出を実現化するものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】各焼成温度とした場合の、本発明の調湿建材のＸ線回折結果を示す図である。
【図２】各焼成温度とした場合の、本発明の調湿建材の吸放湿機能（ｇ／ｍ2）を示す図である。
【図３】各焼成温度とした場合の、本発明の調湿建材の曲げ強度（ＭＰａ）を示す図である。
【図１】
2005219969.tif 000004
【図２】
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【図３】
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